专利名称：钻铤螺纹自动中温磷化机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及涉及专用设备技术领域，确切地说它是一种用于石油钻铤磷化的专用设备一钻铤螺纹自动中温磷化机。
背景技术：
石油钻铤是石油钻井过程中的重要工具，每年国内外对其需求量达几十亿，价格昂贵，钻铤在钻井作业中起到给钻头施加钻压保证压缩条件下的必要强度；减轻钻头的振动、摆动、和跳动，使钻头工作平稳；控制井斜等作用。钻铤在井底承受拉、扭、摩擦、高温、 高压、水力冲刷等复杂工况。钻铤螺纹是钻铤整体质量中最薄弱的部位，钻铤螺纹失效一直是困扰钻井承包商的严重问题，。据统计每年钻铤因螺纹磨损、粘扣而损坏钻铤数量占检测总量的10%，钻具损坏率高，修复工作量大，给钻井承包商带来巨大的经济损失。在实际生产中生产商一般采用磷化工艺来保护螺纹，从而提高钻铤螺纹的寿命，防止螺纹失效事故的发生。但现实生产过程中由于没有专用的磷化设备而导致各钻铤生产厂家所采用的磷化工艺有很大差别(低温磷化、常温磷化、中温磷化、高温磷化)。从而导致钻铤螺纹的磷化效果不理想或操作复杂、磷化成本高等问题的出现。所以设计及研制一种自动钻铤螺纹磷化机是确保采用有效地磷化工艺及其稳定性、降低磷化成本、减轻工人劳动力、提高磷化工作效率的必要课题。发明目的本实用新型的目的是提供一种用于石油钻铤磷化的专用设备一钻铤螺纹自动中温磷化机。它包括导轨、小车、可加热酸洗槽，其特征在于在可加热酸洗槽上面安装导轨， 自动磷化槽在导轨上滑动，在导轨上安装支撑立柱，放料翻板通过旋转中轴装在支撑立柱上，放料翻板可在旋转中轴上左右旋转，在支撑立柱一侧安装有支撑液压缸，放料翻板侧面装有液压夹紧装置。放料翻板的旋转角度在13度-15度之间。自动磷化槽装有电加热装置。自动磷化槽由聚乙烯的塑料板小车槽和加热棒组成，小车槽里面安装加热棒，每个加热棒为U形管形式，小车一端底部有一斜面。本实用新型有以下几个方面的优点1、增强磷化膜厚度及其均勻性，提高钻铤螺纹磷化的寿命及螺纹磷化稳定性，防止因钻铤螺纹非预期损坏引发的钻井误工和井下事故，造成直接的经济损失，降低了钻井作业费用。2、对钻铤螺纹磷化工艺采取中温磷化，从而到达最佳的磷化效果。3、通过实验及调查采用钻铤螺纹自动磷化机实行中温磷化技术后可达到钻铤螺纹的使用损坏率只占检测总量的5%，并且基本杜绝了钻具刺扣、粘扣事故。钻铤螺纹的总体损坏率下降了 5096，大大减少了钻具螺纹修复量的目的。4、对钻铤螺纹的磷化工艺实现机械化生产，降低工人劳动力，提高生产效率，降低生产成本。
图1为钻铤磷化机的结构图；图2为钻铤磷化机的工作原理图；图3为磷化槽的结构图；图4为磷化槽的加热方式图；图5为加热棒的结构图；图6为钻铤磷化机控制的电路部分；图7为钻铤磷化机的主电路部分。图中1为放料翻板，2为旋转中轴，3为支撑液压缸，4为支撑立柱，5为液压夹紧装置，6为酸洗槽，7为自动磷化槽，8为自动温控装置，9为导轨，10为加热棒。
具体实施方式
钻铤磷化机利用两个支撑点，根据跷跷板的运动原理，由液压缸做有规律的勻速往复运动，以达到钻铤无需用吊车掉头，将钻铤掉头便可以使钻铤两头的公母螺纹进行磷化加工，操作方便简单(见附图1)。由聚乙烯的塑料板小车槽和加热棒组成自动磷化槽，小车一端底部有一斜面，聚乙烯可以防止磷化液的腐蚀，从而减少磷化液的浪费。每个小车槽里面由5个加热棒组成， 每个加热棒由3. 3KW的U形管组成，大约20分钟可以把磷液加热到70度。最高可以把磷化液加热到100度。磷化方式的选择高温型80— 90°C处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10_30g/m2，溶液游离酸度与总酸度的比值为1 :(7-8)。优点膜抗蚀力强，结合力好。缺点加温时间长，溶液挥发量大，能耗大，磷化沉积多，游离酸度不稳定，结晶粗细不均勻，已较少应用。中温型50_75°C，处理时间5-15分钟，磷化膜厚度为2_10g/m2，溶液游离酸度与总酸度的比值为1 :(10-15)。优点游离酸度稳定，易掌握，磷化时间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷化膜基本相同，目前应用较多。低温型30-50°C进行磷化优点节省能源，使用方便。缺点磷化时间长，磷化膜不均勻。常温型10-40°C常(低)温磷化(除加氧化剂外，还加促进剂)，时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1 :(20-30)，膜厚为0.2-7 g/m2。优点不需加热，药品消耗少， 溶液稳定。缺点处理时间长，溶液配制较繁。根据对上述磷化方式优缺点的比较，本实用新型最终决定采取中温磷化法进行磷化。钻铤螺纹进行磷化工艺时要求对磷化液进行加温处理，要求磷化膜均勻、附着力强不易脱落、磷化膜厚度及颜色达到国家标准。并且要求磷化设备可实现对钻铤双头螺纹可以在同一台设备上进行磷化，不需要使用吊车进行掉头，要求对磷化工艺实现全面的机械化生产。设备原理机械部分设备包括导轨、小车、酸洗槽，在酸洗槽上面安装导轨，在导轨上安装支撑立柱，放料翻板通过旋转中轴装在支撑立柱上，放料翻板可在旋转中轴上左右旋转，在支撑立柱一侧安装有支撑液压缸，放料翻板侧面装有液压夹紧装置。放料翻板的旋转角度在13度-15 度之间。采用200槽钢及工字钢作为磷化机机械部分的主要材料，旋转翻板载重量可供6 根6寸半钻铤同时进行磷化处理，磷化机工作高度由支撑立柱决定大概高度为1. 3米，避免了高空作业所带来的危险。磷化机的旋转角度设计在13度-15度之间，防止钻铤滑落造成事故。磷化槽内壁采用聚塑乙烯，防止磷化液腐蚀。磷化槽采取电机传动的方式。液压部分液压部分由1个支撑液压缸及2个夹紧液压缸组成。支撑液压缸缸径100 mm 缸体外径180mm缸体长度IlOOmm行程最小800mm 推，拉力30吨。可满足6根6寸半钻铤在旋转翻板上进行双头钻铤螺纹磷化。夹紧液压缸缸径50mm缸体外径IlOmm行程最小500mm 推，拉力10吨。可保证并排钻铤夹紧要求，防止钻铤在旋转翻板上滑落。加热部分加热部分由JCJ型380W耐碱性加热管(U型)及温控装置组成。U型380W加热管 12根，按功率分级投入。温控装置采用感应控制，设定温度后实现自动控温，保证磷化液工作温度为65度左右。在钻铤螺纹磷化前要对磷化槽内的磷化液进行搅拌，从而保证磷化液温度均勻。磷化方案采取中温磷化法(6(T70°C )，工艺简便，磷化、钝化一步完成，不需表调。磷化膜细腻均勻，抗腐蚀能力强。既可作涂装前的表面处理，又可直接作为防腐层。磷化液选择磷化膜类型选择锌、锰系，膜单位面积质量为5_10g/m2。磷化膜技术指标外观均勻致密，不挂灰，呈灰色。使用钻铤磷化机可一次可以实现6根165. 8cm的钻铤同时磷化，大大减少了工作量与工作强调，提高了效率生产。钻铤磷化后磷化层达到了细腻均勻、牢固、完整、无锈迹和基体金属裸露的磷化质量要求，防锈、减磨及防粘扣效果良好，大大提高了钻铤螺纹的质量。这不钻铤磷化机设计与制造从总体上达到了最初各项指标的设计要求，具有其独特之处。使钻铤得螺纹磷化质量到达要求。6根钻铤在小车式自动磷化槽上被2个夹紧液压缸夹紧，经自动磷化槽磷化再酸洗，小车式自动磷化槽被推到放料翻板上，放料翻板绕支撑立柱转动将小车式自动磷化槽进入下一个酸洗槽洗完后可再回到导轨上。磷化装置电路部分参照控制部分电路图，本领域普通技术人员都可以实现本实用新型。磷化自动线左右磷化槽采用大功率的U形管加热，自动控温，能够根据工艺的要求设定恒定的温度，U型管可以选购也可以自行设计，材质选用耐腐蚀的不锈钢材料；磷化槽的小车的进退采用0.37KW的电机控制实现自动运行(部分功能见电路原理图)；液压部分的电控自行设计运行高效可靠，实现了升降和卡紧等液压功能。另外充分的考虑到安全因素把防触电作为电气设计的首要因素，电路中增加了漏电报警功能，同时发生漏电时自动切断电源。整个电路设计经济实用。
权利要求1.钻铤螺纹自动中温磷化机，它包括导轨、自动磷化槽、酸洗槽，其特征在于在酸洗槽(6)上面安装导轨(9)，自动磷化槽(7)在导轨上滑动，在导轨(9)上安装支撑立柱(4)， 放料翻板(1)通过旋转中轴(2)装在支撑立柱(4)上，放料翻板(1)可在旋转中轴(2)上左右旋转，在支撑立柱(4) 一侧安装有支撑液压缸(3)，放料翻板(1)侧面装有液压夹紧装置(5)。
2.根据权利要求1所述的钻铤螺纹自动中温磷化机，其特征在于放料翻板(1)的旋转角度在13度-15度之间。
3.根据权利要求1所述的钻铤螺纹自动中温磷化机，其特征在于自动磷化槽(7)装有电加热装置。
4.根据权利要求1所述的钻铤螺纹自动中温磷化机，其特征在于自动磷化槽(7)由聚乙烯的塑料板小车槽和加热棒组成，小车槽里面安装加热棒(10)，每个加热棒为U形管形式，小车一端底部有一斜面。
专利摘要本实用新型是一种用于石油钻铤磷化的专用设备--钻铤螺纹自动中温磷化机。它解决了钻铤螺纹的磷化效果不理想或操作复杂、磷化成本高等问题。它包括导轨、自动磷化槽、酸洗槽，在酸洗槽上面安装导轨，自动磷化槽在导轨上滑动，在导轨上安装支撑立柱，放料翻板通过旋转中轴装在支撑立柱上，放料翻板可在旋转中轴上左右旋转，在支撑立柱一侧安装有支撑液压缸，放料翻板侧面装有液压夹紧装置。本实用新型增强了磷化膜厚度及其均匀性，提高钻铤螺纹磷化的寿命及螺纹磷化稳定性，防止因钻铤螺纹非预期损坏引发的钻井误工和井下事故,造成直接的经济损失，降低了钻井作业费用。
文档编号C23C22/07GK202022981SQ20112005799
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者丰博, 张彦东, 王红宾, 高洪光 申请人:盘锦辽河油田派普钻具制造有限公司