專利名稱：鉆鋌螺紋自動中溫磷化機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及涉及專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，確切地說它是一種用于石油鉆鋌磷化的專用設(shè)備一鉆鋌螺紋自動中溫磷化機。
背景技術(shù)：
石油鉆鋌是石油鉆井過程中的重要工具，每年國內(nèi)外對其需求量達幾十億，價格昂貴，鉆鋌在鉆井作業(yè)中起到給鉆頭施加鉆壓保證壓縮條件下的必要強度；減輕鉆頭的振動、擺動、和跳動，使鉆頭工作平穩(wěn)；控制井斜等作用。鉆鋌在井底承受拉、扭、摩擦、高溫、 高壓、水力沖刷等復(fù)雜工況。鉆鋌螺紋是鉆鋌整體質(zhì)量中最薄弱的部位，鉆鋌螺紋失效一直是困擾鉆井承包商的嚴重問題，。據(jù)統(tǒng)計每年鉆鋌因螺紋磨損、粘扣而損壞鉆鋌數(shù)量占檢測總量的10%，鉆具損壞率高，修復(fù)工作量大，給鉆井承包商帶來巨大的經(jīng)濟損失。在實際生產(chǎn)中生產(chǎn)商一般采用磷化工藝來保護螺紋，從而提高鉆鋌螺紋的壽命，防止螺紋失效事故的發(fā)生。但現(xiàn)實生產(chǎn)過程中由于沒有專用的磷化設(shè)備而導(dǎo)致各鉆鋌生產(chǎn)廠家所采用的磷化工藝有很大差別(低溫磷化、常溫磷化、中溫磷化、高溫磷化)。從而導(dǎo)致鉆鋌螺紋的磷化效果不理想或操作復(fù)雜、磷化成本高等問題的出現(xiàn)。所以設(shè)計及研制一種自動鉆鋌螺紋磷化機是確保采用有效地磷化工藝及其穩(wěn)定性、降低磷化成本、減輕工人勞動力、提高磷化工作效率的必要課題。發(fā)明目的本實用新型的目的是提供一種用于石油鉆鋌磷化的專用設(shè)備一鉆鋌螺紋自動中溫磷化機。它包括導(dǎo)軌、小車、可加熱酸洗槽，其特征在于在可加熱酸洗槽上面安裝導(dǎo)軌， 自動磷化槽在導(dǎo)軌上滑動，在導(dǎo)軌上安裝支撐立柱，放料翻板通過旋轉(zhuǎn)中軸裝在支撐立柱上，放料翻板可在旋轉(zhuǎn)中軸上左右旋轉(zhuǎn)，在支撐立柱一側(cè)安裝有支撐液壓缸，放料翻板側(cè)面裝有液壓夾緊裝置。放料翻板的旋轉(zhuǎn)角度在13度-15度之間。自動磷化槽裝有電加熱裝置。自動磷化槽由聚乙烯的塑料板小車槽和加熱棒組成，小車槽里面安裝加熱棒，每個加熱棒為U形管形式，小車一端底部有一斜面。本實用新型有以下幾個方面的優(yōu)點1、增強磷化膜厚度及其均勻性，提高鉆鋌螺紋磷化的壽命及螺紋磷化穩(wěn)定性，防止因鉆鋌螺紋非預(yù)期損壞引發(fā)的鉆井誤工和井下事故，造成直接的經(jīng)濟損失，降低了鉆井作業(yè)費用。2、對鉆鋌螺紋磷化工藝采取中溫磷化，從而到達最佳的磷化效果。3、通過實驗及調(diào)查采用鉆鋌螺紋自動磷化機實行中溫磷化技術(shù)后可達到鉆鋌螺紋的使用損壞率只占檢測總量的5%，并且基本杜絕了鉆具刺扣、粘扣事故。鉆鋌螺紋的總體損壞率下降了 5096，大大減少了鉆具螺紋修復(fù)量的目的。4、對鉆鋌螺紋的磷化工藝實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，降低工人勞動力，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
圖1為鉆鋌磷化機的結(jié)構(gòu)圖；圖2為鉆鋌磷化機的工作原理圖；圖3為磷化槽的結(jié)構(gòu)圖；圖4為磷化槽的加熱方式圖；圖5為加熱棒的結(jié)構(gòu)圖；圖6為鉆鋌磷化機控制的電路部分；圖7為鉆鋌磷化機的主電路部分。圖中1為放料翻板，2為旋轉(zhuǎn)中軸，3為支撐液壓缸，4為支撐立柱，5為液壓夾緊裝置，6為酸洗槽，7為自動磷化槽，8為自動溫控裝置，9為導(dǎo)軌，10為加熱棒。
具體實施方式
鉆鋌磷化機利用兩個支撐點，根據(jù)蹺蹺板的運動原理，由液壓缸做有規(guī)律的勻速往復(fù)運動，以達到鉆鋌無需用吊車掉頭，將鉆鋌掉頭便可以使鉆鋌兩頭的公母螺紋進行磷化加工，操作方便簡單(見附圖1)。由聚乙烯的塑料板小車槽和加熱棒組成自動磷化槽，小車一端底部有一斜面，聚乙烯可以防止磷化液的腐蝕，從而減少磷化液的浪費。每個小車槽里面由5個加熱棒組成， 每個加熱棒由3. 3KW的U形管組成，大約20分鐘可以把磷液加熱到70度。最高可以把磷化液加熱到100度。磷化方式的選擇高溫型80— 90°C處理時間為10-20分鐘，形成磷化膜厚達10_30g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1 :(7-8)。優(yōu)點膜抗蝕力強，結(jié)合力好。缺點加溫時間長，溶液揮發(fā)量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩(wěn)定，結(jié)晶粗細不均勻，已較少應(yīng)用。中溫型50_75°C，處理時間5-15分鐘，磷化膜厚度為2_10g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1 :(10-15)。優(yōu)點游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，目前應(yīng)用較多。低溫型30-50°C進行磷化優(yōu)點節(jié)省能源，使用方便。缺點磷化時間長，磷化膜不均勻。常溫型10-40°C常(低)溫磷化(除加氧化劑外，還加促進劑)，時間10-40分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為1 :(20-30)，膜厚為0.2-7 g/m2。優(yōu)點不需加熱，藥品消耗少， 溶液穩(wěn)定。缺點處理時間長，溶液配制較繁。根據(jù)對上述磷化方式優(yōu)缺點的比較，本實用新型最終決定采取中溫磷化法進行磷化。鉆鋌螺紋進行磷化工藝時要求對磷化液進行加溫處理，要求磷化膜均勻、附著力強不易脫落、磷化膜厚度及顏色達到國家標準。并且要求磷化設(shè)備可實現(xiàn)對鉆鋌雙頭螺紋可以在同一臺設(shè)備上進行磷化，不需要使用吊車進行掉頭，要求對磷化工藝實現(xiàn)全面的機械化生產(chǎn)。設(shè)備原理機械部分設(shè)備包括導(dǎo)軌、小車、酸洗槽，在酸洗槽上面安裝導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝支撐立柱，放料翻板通過旋轉(zhuǎn)中軸裝在支撐立柱上，放料翻板可在旋轉(zhuǎn)中軸上左右旋轉(zhuǎn)，在支撐立柱一側(cè)安裝有支撐液壓缸，放料翻板側(cè)面裝有液壓夾緊裝置。放料翻板的旋轉(zhuǎn)角度在13度-15 度之間。采用200槽鋼及工字鋼作為磷化機機械部分的主要材料，旋轉(zhuǎn)翻板載重量可供6 根6寸半鉆鋌同時進行磷化處理，磷化機工作高度由支撐立柱決定大概高度為1. 3米，避免了高空作業(yè)所帶來的危險。磷化機的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)計在13度-15度之間，防止鉆鋌滑落造成事故。磷化槽內(nèi)壁采用聚塑乙烯，防止磷化液腐蝕。磷化槽采取電機傳動的方式。液壓部分液壓部分由1個支撐液壓缸及2個夾緊液壓缸組成。支撐液壓缸缸徑100 mm 缸體外徑180mm缸體長度IlOOmm行程最小800mm 推，拉力30噸?？蓾M足6根6寸半鉆鋌在旋轉(zhuǎn)翻板上進行雙頭鉆鋌螺紋磷化。夾緊液壓缸缸徑50mm缸體外徑IlOmm行程最小500mm 推，拉力10噸?？杀ＷC并排鉆鋌夾緊要求，防止鉆鋌在旋轉(zhuǎn)翻板上滑落。加熱部分加熱部分由JCJ型380W耐堿性加熱管(U型)及溫控裝置組成。U型380W加熱管 12根，按功率分級投入。溫控裝置采用感應(yīng)控制，設(shè)定溫度后實現(xiàn)自動控溫，保證磷化液工作溫度為65度左右。在鉆鋌螺紋磷化前要對磷化槽內(nèi)的磷化液進行攪拌，從而保證磷化液溫度均勻。磷化方案采取中溫磷化法(6(T70°C )，工藝簡便，磷化、鈍化一步完成，不需表調(diào)。磷化膜細膩均勻，抗腐蝕能力強。既可作涂裝前的表面處理，又可直接作為防腐層。磷化液選擇磷化膜類型選擇鋅、錳系，膜單位面積質(zhì)量為5_10g/m2。磷化膜技術(shù)指標外觀均勻致密，不掛灰，呈灰色。使用鉆鋌磷化機可一次可以實現(xiàn)6根165. 8cm的鉆鋌同時磷化，大大減少了工作量與工作強調(diào)，提高了效率生產(chǎn)。鉆鋌磷化后磷化層達到了細膩均勻、牢固、完整、無銹跡和基體金屬裸露的磷化質(zhì)量要求，防銹、減磨及防粘扣效果良好，大大提高了鉆鋌螺紋的質(zhì)量。這不鉆鋌磷化機設(shè)計與制造從總體上達到了最初各項指標的設(shè)計要求，具有其獨特之處。使鉆鋌得螺紋磷化質(zhì)量到達要求。6根鉆鋌在小車式自動磷化槽上被2個夾緊液壓缸夾緊，經(jīng)自動磷化槽磷化再酸洗，小車式自動磷化槽被推到放料翻板上，放料翻板繞支撐立柱轉(zhuǎn)動將小車式自動磷化槽進入下一個酸洗槽洗完后可再回到導(dǎo)軌上。磷化裝置電路部分參照控制部分電路圖，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都可以實現(xiàn)本實用新型。磷化自動線左右磷化槽采用大功率的U形管加熱，自動控溫，能夠根據(jù)工藝的要求設(shè)定恒定的溫度，U型管可以選購也可以自行設(shè)計，材質(zhì)選用耐腐蝕的不銹鋼材料；磷化槽的小車的進退采用0.37KW的電機控制實現(xiàn)自動運行(部分功能見電路原理圖)；液壓部分的電控自行設(shè)計運行高效可靠，實現(xiàn)了升降和卡緊等液壓功能。另外充分的考慮到安全因素把防觸電作為電氣設(shè)計的首要因素，電路中增加了漏電報警功能，同時發(fā)生漏電時自動切斷電源。整個電路設(shè)計經(jīng)濟實用。
權(quán)利要求1.鉆鋌螺紋自動中溫磷化機，它包括導(dǎo)軌、自動磷化槽、酸洗槽，其特征在于在酸洗槽(6)上面安裝導(dǎo)軌(9)，自動磷化槽(7)在導(dǎo)軌上滑動，在導(dǎo)軌(9)上安裝支撐立柱(4)， 放料翻板(1)通過旋轉(zhuǎn)中軸(2)裝在支撐立柱(4)上，放料翻板(1)可在旋轉(zhuǎn)中軸(2)上左右旋轉(zhuǎn)，在支撐立柱(4) 一側(cè)安裝有支撐液壓缸(3)，放料翻板(1)側(cè)面裝有液壓夾緊裝置(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆鋌螺紋自動中溫磷化機，其特征在于放料翻板(1)的旋轉(zhuǎn)角度在13度-15度之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆鋌螺紋自動中溫磷化機，其特征在于自動磷化槽(7)裝有電加熱裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆鋌螺紋自動中溫磷化機，其特征在于自動磷化槽(7)由聚乙烯的塑料板小車槽和加熱棒組成，小車槽里面安裝加熱棒(10)，每個加熱棒為U形管形式，小車一端底部有一斜面。
專利摘要本實用新型是一種用于石油鉆鋌磷化的專用設(shè)備--鉆鋌螺紋自動中溫磷化機。它解決了鉆鋌螺紋的磷化效果不理想或操作復(fù)雜、磷化成本高等問題。它包括導(dǎo)軌、自動磷化槽、酸洗槽，在酸洗槽上面安裝導(dǎo)軌，自動磷化槽在導(dǎo)軌上滑動，在導(dǎo)軌上安裝支撐立柱，放料翻板通過旋轉(zhuǎn)中軸裝在支撐立柱上，放料翻板可在旋轉(zhuǎn)中軸上左右旋轉(zhuǎn)，在支撐立柱一側(cè)安裝有支撐液壓缸，放料翻板側(cè)面裝有液壓夾緊裝置。本實用新型增強了磷化膜厚度及其均勻性，提高鉆鋌螺紋磷化的壽命及螺紋磷化穩(wěn)定性，防止因鉆鋌螺紋非預(yù)期損壞引發(fā)的鉆井誤工和井下事故,造成直接的經(jīng)濟損失，降低了鉆井作業(yè)費用。
文檔編號C23C22/07GK202022981SQ20112005799
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者豐博, 張彥東, 王紅賓, 高洪光 申請人:盤錦遼河油田派普鉆具制造有限公司