不同磷化工艺对套管螺纹粘着性能的影响开关三极管

不同磷化工艺对套管螺纹粘着性能的影响

不同磷化工艺对套管螺纹粘着性能的影响 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TE 925.201　　　文献标识码：AEffects of coupling phosphorating process on the adherence resistance of the casingXIONG Qing-ren,WANG Chang-an(Tubular Goods Research Center,China National Petroleum Corperation,Xi'an 710061,China)Abstract:The effects of coupling phosphorating process on the adherence resistance of casing were analyzed by electron microscope.It shows that the phosphorating film on coupling thread surface with suitable thickness,uniformity,continuity,spissitude and coherence to the matrix is preferable.It will increase the resistance to adherence of casing efficiently.Key words:collar;phosphorization;thread;adherence　　　　螺纹粘着属于粘着磨损，即由于粘着作用，摩擦表面的材料由一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。对于套管来说，是指在上、卸螺纹过程中，管体和接箍的螺纹啮合表面相对运动时发生的粘着磨损。近年来，我国陆上油田发生了多起因螺纹粘着引起的套管联接螺纹泄漏、落井等事故，造成了巨大的经济损失。根据金属学及摩擦学理论，粘着磨损特性是一个多因素的系统特性，因此，引起螺纹粘着的原因是多方面的。其主要影响因素有螺纹参数、材料性能、接箍表面处理、紧螺纹扭矩等［1］。现文主要通过实物试验的方法，借助电子扫描分析，就接箍表面2种不同的磷化处理对套管螺纹抗粘着性能的影响进行了分析和研究。1　试样准备　　为了研究不同磷化工艺对螺纹粘着性能的影响，尽量减少和排除其他因素的干扰，我们将国内某厂家生产的成分、力学性能及螺纹参数相近的同钢级套管和接箍分成2组，对其接箍螺纹表面用2种不同的磷化工艺进行处理(其成分、螺纹参数、力学性能分别如表1～3)。表1　套管管体化学成分分析结果　　质量%规格外径×壁厚 mm编号元素的含量CSiMnPSCrMoNiNbVTiCuD×Bφ139.7×7.7210.160.141.180.0170.0060.0270.0100.1960.0290.0050.0200.19320.160.141.180.0160.0060.0270.0100.1920.0280.0050.0200.188表2　螺纹参数测量数据　　编号　　　　　　　锥度A**／mm.m－1螺距偏差Δt/mm.25.4mm－1齿高偏差Δh/mm紧密距偏差Δts/mm1外螺纹62.5-0.038-0.013-0.54内螺纹61.5-0.038-0.0139.602外螺纹63.00.0000.000-0.42内螺纹63.5-0.0130.0009.12标准要求内螺纹62.5+5.2-2.6±0.076　+0.051　-0.102　9.54±3.18外螺纹62.5+5.2-2.6±0.076　+0.051　-0.102　-0.06±3.18注：内螺纹表面经磷化处理。表3　拉伸性能试验结果焊管规格及编号部位方向　抗拉强度δb/MPa屈服点δ/MPa伸长率Ψ/%1管体接箍纵向58448032.8横向58745831.4纵向75263728.42管体接箍纵向54348334.8横向54746133.0纵向74964123.6　　第1种采用锌系磷化，其磷化工艺为：　　碱洗：浓度10.5pt*，温度80℃，时间12min；活化：浓度1.2g/L**，室温，时间12 min；磷化：浓度28.5pt,温度80 ℃，时间12min。　　第2种采用锌-锰系磷化，其磷化工艺为：　　碱洗：浓度60pt，温度60℃，时间12min；活化：浓度0.5%***，室温，时间12min；磷化：浓度32.8pt，温度70℃，时间12 min。2　上卸螺纹试验　　第1种工艺试验套管共进行2次上卸螺纹。第1次按照位置紧螺纹，外螺纹恰好无外露螺纹牙，其中J*＝14.85mm，扭矩3600N.m，结果无螺纹粘着；第2次按照扭矩紧螺纹，设定扭矩6100N.m，为最大推荐扭矩的1.5倍，实际紧螺纹扭矩6400N.m，卸螺纹后发现螺纹粘着。　　第2种套管紧卸螺纹3次，第1次紧螺纹扭矩达6 147 N.m，接近第1种套管紧螺纹扭矩；第2次紧螺纹扭矩为4 086 N.m，第3次为4 229N.m，卸螺纹后均未发现螺纹粘着。3　分析讨论　　在进行上、卸螺纹试验之前，对2种工艺试验接箍螺纹表面的磷化膜进行扫描电镜分析，微观形貌如图1所示，其厚度及与基体的结合情况如图2所示。可以看出，第1种接箍的磷化膜微观上呈片状，粗大、松散，在宏观上表现为磷化膜颗粒粗大、不致密，而第2种工艺试验接箍的磷化膜微观上呈细颗粒状，反映在宏观上为磷化膜均匀、致密；第1种工艺试验接箍的磷化膜较薄，约4 μm，而且与基体结合不紧密，第2种工艺试验接箍的磷化膜厚约8 μm，而且与基体结合紧密。a)　第1种工艺试验接箍　b)　第2种工艺试验接箍图1　磷化膜的微观形貌　1000×

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