专利名称：割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法
技术领域：
本发明属于机械加工领域，涉及一种石油防砂割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法。
背景技术：
割缝筛管是目前国内外油田使用最为广泛的一种防砂工具，它具有结构简单、成本低廉、流阻小、强度高等优点，可用于石油工业的直井、斜井、分支井、水平井、侧钻井等油井的防砂。由于油井开采液含有大量的水分和一定的盐介质，对筛管割缝表面的耐腐蚀性提出了较高的要求，同时高压含砂液要冲磨缝的表面，要求缝的表面具有高的耐磨性。如何有效地提高筛管割缝表面的耐磨、耐蚀性能是当金石油工业的一个重要研究课题。
目前国内外常用的筛管加工方法有机械切割和激光切割法两种。机械切割法主要用于切割缝宽大于0.4mm以上的矩形缝，且缝的表面加工质量和精度都较差，该技术的应用范围在逐渐减小。激光切割是目前国内外最为常用的一种割缝筛管加工方法，主要切割矩形缝割缝筛管。筛管由于相对体积较小，散热面积小，激光切割时温升很快，热场复杂、冷却困难、很容易粘渣；由于切入和切出时的速度与切割速度不同，很容易在缝两端切割出比缝宽较大的孔，即产生“火柴头”，影响防砂效果；激光切割后的缝表面存在热影响层，表面较粗糙；此外激光切割还存在设备和加工费用昂贵等缺陷。上述两种加工方法在加工过程中均不能对缝的表面进行防腐、淬硬在线处理。为了提高筛管割缝表面的耐磨、耐蚀性能，人们采用筛管加工后整体渗氮等热处理方法来处理筛管，由于筛管的缝很窄处理介质进入较困难，以及温度场不易实现均匀等问题，该种方法处理后的筛管通常管体很硬，而缝的表面被处理的不均匀，这不但降低了防砂管的韧性，而且还加大了割缝表面被点蚀破坏的作用。
目前，国内外尚未见割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法。
本发明的加工原理是加工时，片状钨合金工具电极和割缝筛管分别与可控等离子电源的正、负极相连，工具电极在自动进给伺服驱动系统的控制下向割缝筛管作进给加工运动，同时向加工间隙冲注乳化液，利用工具电极与割缝筛管间放电产生的微细等离子体的高温蚀除作用进行加工。在高温蚀除工件的同时，钨合金工具电极也被蚀除，并形成微细的钨合金熔滴，该熔滴和乳化液被高温分解的碳与割缝处的熔融表面进行物理化学反应，从而在被割缝的表面形成防腐、淬硬层。此外，高频开关等离子体的加热和工作液介质的冷却作用也对割缝的表面进行淬火处理；筛管等离子切割过程中，在割缝筛管负极上产生的镀覆效应可形成防腐层。
本发明的优点如下1.利用割缝筛管等离子切割过程中的高温熔蚀作用，使工具电极材料的微细溶滴及工作液中分解出的碳与割缝处的熔融表面进行物理化学反应来形成防腐、淬硬层，其工艺简单，易于实现。
2.该种工艺技术只对筛管割缝的表面进行防腐、淬硬处理，既提高了筛管割缝的耐磨、耐蚀性能，又没有破坏割缝筛管本体原有的优良性能，有效地提高了筛管的综合性能。
3.加工处理后的筛管缝表面与管子的基体相比耐磨性提高4倍以上，耐蚀性提高2倍以上。
图1为割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法的加工原理示意图，图1中的筛管和冲液导向头为图2中A-A位置的剖面图。
图2为割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法加工的筛管外形结构示意图，也是图1中筛管部分的俯视图。
具体实施例方式
参见图1。本发明的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法的加工原理示意图中，1是可控等离子电源，主要用于提供等离子加工与表面处理所需要的电能；2是连接可控等离子电源的正极与工具电极的电线，提供加工时的电流通路；3是片状钨合金工具电极，与可控等离子电源的正极相连，在自动进给伺服驱动系统的控制作用下向割缝筛管做进给运动，使工具电极的端部与割缝筛管间维持合适的等离子体放电加工间隙，该工具电极在进行等离子放电加工割缝筛管的同时，自身也被等离子体产生的高温蚀除，并形成一些微细熔滴，这些熔滴在高温和电化学的作用下，在割缝的表面与割缝筛管的基体材料产生物理化学反应；4是冲液导向头，主要用于片状工具电极的导向和提供沿片电极向等离子放电加工间隙冲液的通道；5是工作液，为油性乳化掖，主要用于排除电蚀产物、冷却工件与工具电极，其被热裂分解的碳用作割缝表面渗碳处理的材料，与高频开关等离子体一道对割缝表面进行淬火处理；6是割缝筛管，与可控等离子电源的负极相连，安装在数控分度头上，并可在工作台的带动下作轴向进给运动，以实现对整根割缝筛管的径向和轴向的加工；7是供液管，主要用于向冲液导向头提供高压工作液；8是工作液回收槽，主要用于接收加工后的工作液，并对工作液进行初步的过滤；9是工作液回流管，主要用于输送回收槽的工作液给工作液循环过滤系统；10是工作液循环过滤系统，主要用于对回收的工作液过滤处理，并向冲液管提供高压液体；11是连接可控等离子电源的负极与割缝筛管的电线，提供加工时的电流通路。
参见图2。本发明的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法所加工筛管的轴向投影图。图中3是片状钨合金工具电极；4是冲液导向头；6是割缝筛管；12是被加工处理完的缝。每加工处理完一条缝后，割缝筛管按要求转一个角度，加工处理完一圈后，割缝筛管向前移动一个规定的距离，再按要求加工处理下一圈，如此下去，便可以加工处理出整根筛管。
权利要求
1.一种割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，其特征在于利用割缝筛管等离子切割过程中的高温熔蚀作用和镀覆效应，使工具电极材料的微细熔滴及工作液中分解出的碳与割缝处的熔融表面进行物理化学反应来形成防腐、淬硬层。
2.如权利要求1所述的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，其特征在于片状工具电极与割缝筛管分别与可控等离子电源的正、负极相连，利用工具电极在割缝筛管等离子切割过程中产生的熔融微滴在高温下与割缝表面基体材料产生的热物理化学作用来形成防腐、淬硬层。
3.如权利要求1所述的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，其特征在于利用筛管等离子切割过程中热裂分解产生的碳在高温下与割缝表面基体材料产生的热物理化学作用来形成淬硬层。
4.如权利要求1所述的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，其特征在于利用筛管等离子切割过程中，在割缝筛管负极上产生的镀覆效应来形成防腐层。
5.如权利要求1所述的割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，其特征在于利用高频开关的等离子体的加热和工作液介质的冷却作用来对割缝的表面进行淬火处理。
全文摘要
本发明涉及一种石油防砂割缝筛管加工中的缝表面在线处理方法，属于机械加工领域。该方法加工时，片状钨合金工具电极和割缝筛管分别与可控等离子电源的正、负极相连，利用工具电极与割缝筛管间放电产生的微细等离子体的高温蚀除作用进行加工。在高温蚀除割缝筛管的同时，钨合金工具电极也被蚀除，并形成微细的钨合金熔滴，利用该熔滴和乳化液被热裂分解的碳与割缝处的熔融表面进行物理化学反应，高频开关的等离子体的加热和工作液介质的冷却作用，以及割缝筛管负极上产生的镀覆效应来对缝的表面进行防腐、淬硬处理。本发明加工处理后的筛管缝表面与管子的基体相比，耐磨性提高4倍以上，耐蚀性提高2倍以上。
文档编号C23C8/00GK101089229SQ20071001524
公开日2007年12月19日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者刘永红, 谢慧华, 李庆云, 曹泽甫, 纪仁杰, 李小朋, 田相元 申请人:中国石油大学(华东)