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石油钻具螺纹镀铜
来源:本站发布时间:2018-09-28 15:00:23点击次数:32 次
  石油钻杆、钻铤、接箍、油套管等是石油开采工程的主要机具,它们可重复使用次数的多少,直接影响到采油企业的生产成本。但是,在实际钻采过程中,由于螺纹连接部位时常发生粘扣现象,导致钻具使用寿命(次数)缩短、油管(套管)泄露、螺纹连接部位强度下降,甚至出现掉井事故,给油(气)田开采企业带来巨大的经济损失。
  粘扣是指螺纹表面的连续性、完整性、尺寸精度等遭到破坏的一种失效现象,其基本特征是在螺纹的表面上出现了不同程度的划伤、拉毛,甚至出现刮坑、结瘤等缺陷(如图1所示)。油田建设、管理部门的调查结果显示,国内有86%的油套管故障出现在螺纹连接部位,而且国产钻具的抗粘扣性能普遍低于进口产品。不仅焊接管容易粘扣,无缝管也容易粘扣,这表明国内采油机具生产企业还没有很好地解决螺纹粘扣问题。因此,采取有效措施,提高钻采机具螺纹的抗粘扣性能,有着及其重要的经济意义。
  镀铜层具有最好的抗粘扣性能。镀铜层作为螺纹防粘扣表面层的理论与实践历史可以追溯到机械动力传动摩擦副——轴与轴瓦的防粘着磨损理论与应用研究历程。为了防止出现抱轴现象,通常在轴瓦表面熔覆一层巴氏合金。虽然巴氏合金的硬度很低,但由于其具有良好的塑性、韧性、延展性,连续性以及可以吸收磨料的能力,从而有效地改善了摩擦副之间抗粘着磨损性能。之后又相继研制成功了抗粘着磨损能力更好的轴瓦表面电镀铅-锡合金技术,以及铅-锡-铜等三元合金、甚至多元合金技术。但是在螺纹上卸扣过程中会产生高温,在高温条件下,不宜采用这类低熔点的以铅-锡为基的二元乃至多元合金镀层。镀铜便成为提高螺纹抗粘扣性能的首选镀层。由于镀铜层具有熔点高(1083℃)、硬度低、延展性好、与钢铁材料晶格参数差异大等特点,所以,螺纹表面镀铜是防止钻杆、油套管螺纹粘扣的理想方案。
  目前,有三大类镀铜工艺:氰化镀铜,焦磷酸盐镀铜和酸性硫酸盐镀铜。但是氰化镀铜剧毒、焦磷酸盐镀铜速度慢、酸性硫酸盐镀铜结合力差等种种问题的存在,需要研制成功新型螺纹镀铜工艺,才能合理解决钻采机具的防粘扣问题。
  我公司提供的FJY系列快速、环保、中性电刷镀铜基合金技术从根本上克服了传统镀铜技术存在的种种缺点,并配套研制成功了能抑制镀铜层变色的技术和无腐蚀去残铜技术。国内外多家钻具生产企业的使用结果表明,FJY系列电刷镀铜基合金技术成果明显优于美国著名杆、管制造企业——斯特林公司提供的成套螺纹电刷镀铜工艺。
  针对不同的钻具材料,按照FJY技术规定的刷镀规范制备上卸扣试验样件,按照API标准在专用上卸扣试验机上对试验样进行粘扣行为测试,结果表明:对于碳钢、合金钢基材钻具,上、卸扣共计20次以上无粘扣现象;对于高铬钢、不锈钢、超级13Cr等基材的钻具,上、卸扣共计16次以上无粘扣现象。试验样的抗粘扣性能优于进口的同类技术。
  与国内外同类防粘扣镀铜技术相比,FJY系列电刷镀铜基合金技术具有以下突出特点:
  1) 镀铜生产效率成倍提高,镀铜质量稳定、可靠。
  2) 适用材质范围宽,抗粘扣性能优于国外同类技术。
  2) 镀铜螺纹不变色、不返锈,解决了长期以来一直困扰钻具生产单位的在镀铜生产中存在的难题。
  3) 研制成功的螺纹表面残铜无腐蚀去除技术,不仅为钻采机具的维修提供了方便,而且也解决了镀铜次品再加工的问题,大大节约了使用单位以及生产单位加工成本。

  4) 广泛使用FJY系列抗粘扣螺纹镀铜技术的实践结果证明,该技术是替代国外进口技术、并在多项性能指标上高于进口产品的新一代防粘扣表面改性技术。



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