一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法，通过将预处理好的P110钢套管接头放入等离子表面冶金炉内的工件台上，将由两件镍基合金组成的镍基合金分别置于P110钢套管接头的内壁和外壁，炉壳为阳极，并接地，抽至真空后，通入保护气并对放置于炉腔内的P110钢套管接头进行溅射、清洗；之后分别对工件极和镍基合金施加偏压，令其升温；镍基合金中被氩离子轰击出来的金属离子或粒子在电场的作用下向P110钢套管接头内壁和外壁表面加速运动，保温后即可得到表面覆盖有镍基合金涂层的P110钢套管接头，从而较现有技术节约了成本。且由于镍基合金具有优良的防护性能，从而保证P110钢套管接头的耐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法
本专利技术属于金属材料表面改性
，具体涉及一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法。
技术介绍
世界范围内对油气资源需求量的增加，需要开发越来越多的油气井。油套管是钻井、完井和安全采油气的重要基础材料，一般占整个石油管消费量的73％～76％，在石油勘探与开发中具有十分重要的作用，套管的寿命直接决定油井的寿命。油套管在服役过程中的腐蚀失效则是一个十分突出的问题，其危害不仅在于破坏设备的外观，增加维护和运行成本，影响生产，污染产品等，还常常引发重大事故，包括灾难性事故和环境污染，造成巨大经济损失。为保证油气田安全、高效地开发和生产，最有效的办法是使用耐蚀合金管材，但其价格昂贵，大规模使用会增加生产成本，对于产量较低的油气田使用起来存在经济效益和投资比太低的问题。根据短期效益的成本分析，使用普通碳钢油套管具有低成本的优势。采用表面技术提高油套管表面性能，对满足石油生产和恶劣环境对油套管性能的要求，延长油套管的使用寿命，降低生产成本具有显著意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法，具有成本低的优点。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：包括以下步骤：1)取P110钢套管接头进行预处理；2)将预处理后的P110钢套管接头放入等离子表面冶金炉内的工件台上，并使P110钢套管接头通过工件台与工件极电源的阴极连接，成为工件极；再通过源极支架将炉腔内的G3镍基合金分别置于P110钢套管接头的内壁和外壁，且两G3镍基合金与P110钢套管接头之间相距15mm～20mm，并通过源极支架使两G3镍基合金与源极电源的阴极连接，成为源极，炉壳与工件极电源和源极电源的阳极连接，并接地获得负偏压；3)将等离子表面冶金炉炉腔内部抽成真空，真空度为0.9～1.1×10–1Pa，后向炉腔内通入保护气体，使炉腔内气压维持在30Pa～40Pa，后分别对工件极和源极偏压，使工件极升温；当工件极温度升至400℃～600℃时，对P110钢套管接头进行离子轰击溅射，溅射直至表面的清洗/活化，去除表面氧化皮；4)将步骤2)中获得的工件极电压调至–650V～–525V，接通源极电源，并将源极电压调至–850V～–750V，使源极温度维持在1000℃～1100℃，工件极温度控制在875℃～925℃，保温2h～4h后，断开源极电源和工件极电源，使P110钢套管接头冷却到室温，最终获得具有镍基合金的P110钢套管接头。所述的步骤1)中对P110钢套管接头进行预处理的步骤为：将P110钢套管接头表面除油后使用SiC水砂纸将P110钢套管接头逐级打磨，再清洗、干燥，后得到预处理后的P110钢套管接头。所述的步骤3)中后向炉腔内通入的保护气体为氩气，且流量为40sccm～50sccm。所述的步骤3)中分别对工件极和源极施加偏压的方式为：接通工件极电源的阴极电源，在阳极与阴极间施加直流电压。所述的步骤3)中离子轰击溅射时间为50min～70min。所述的步骤4)中将P110钢套管接头冷却到室温的方式为缓冷。本专利技术具有以下的有益效果：相比较现有技术，本专利技术通过将预处理好的P110钢套管接头放入等离子表面冶金炉内的工件台上，将由两件镍基合金组成的源极分别置于P110钢套管接头的内壁和外壁，炉壳为阳极，并接地，抽至真空后，通入保护气并对放置于炉腔内的P110钢套管接头进行溅射、清洗；之后分别对工件极和源极施加偏压，令其升温；源极中被氩离子轰击出来的金属离子或粒子在电场的作用下向P110钢套管接头内壁和外壁表面加速运动，保温后即可得到表面覆盖有镍基合金涂层的P110钢套管接头，从而较现有技术节约了成本。且由于镍基合金具有优良的防护性能，从而保证P110钢套管接头的耐蚀性能。关于节约成本：整体镍基合金中镍含量接近50％，其成本远高于P110钢，而在P110钢表面形成镍基合金涂层，能够获得较高的耐蚀性，且镍基合金源极消耗量很小，故此在提高性能的同时也会降低成本。附图说明图1：等离子表面冶金炉装置示意图；图2：P110钢套管接头放大示意图主视图；图3：P110钢套管接头放大示意图侧视图；图4：P110钢套管接头放大示意图俯视图；图5：P110钢G3镍基合金和G3镍基合金涂层的X射线衍射图；图6：处理前后P110钢套管接头的开路电位图；图7：处理前后P110钢套管接头的极化曲线图；图中：1：等离子表面冶金炉的炉腔；2：等离子表面冶金炉的炉壳；3：G3镍基合金；4：P110钢套管接头；5：观察窗口；6：光电温度计；7：与抽真空系统连接管路；8：工件台；9：等离子表面冶金炉的炉底；10：与充气系统连接管路；11：源极支架；12：工件极电源；13：源极电源；14：G3镍基合金组成的源极；15：被加工工件。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作进一步详细说明。参见图1-7，本专利技术包括以下步骤：1)取P110钢套管接头4进行预处理；步骤1)中对P110钢套管接头进行预处理的步骤为：将P110钢套管接头表面除油后使用SiC水砂纸将P110钢套管接头逐级打磨，再清洗、干燥，后得到预处理后的P110钢套管接头4。2)将预处理后的P110钢套管接头4放入等离子表面冶金炉内的工件台8上，并使P110钢套管接头4通过工件台8与工件极电源12的阴极连接，成为工件极；再通过源极支架11将炉腔1内的G3镍基合金3分别置于P110钢套管接头4的内壁和外壁，且两G3镍基合金3与P110钢套管接头4之间相距15mm～20mm，并通过源极支架11使两G3镍基合金3与源极电源13的阴极连接，成为源极，炉壳2与工件极电源12和源极电源13的阳极连接，并接地获得负偏压；3)将等离子表面冶金炉炉腔1内部抽成真空，真空度为0.9～1.1×10–1Pa，后向炉腔1内通入保护气体，使炉腔1内气压维持在30Pa～40Pa，后分别对工件极和源极偏压，使工件极升温；当工件极温度升至400℃～600℃时，对P110钢套管接头4进行离子轰击溅射，溅射直至表面的清洗/活化，去除表面氧化皮；步骤3中后向炉腔1内通入的保护气体为氩气，且流量为40sccm～50sccm。步骤3中分别对工件极和源极施加偏压的方式为：接通工件极电源12的阴极电源，在阳极与阴极间施加直流电压；步骤3中离子轰击溅射时间为50min～70min；4)将步骤2)中获得的工件极电压调至–650V～–525V，接通源极电源13，并将源极电压调至–850V～–750V，使源极温度维持在1000℃～1100℃，工件极温度控制在875℃～925℃，保温2h～4h后，断开源极电源13和工件极电源12，使P110钢套管接头4冷却到室温，最终获得具有镍基合金的P110钢套管接头4；骤4中将P110钢套管接头4冷却到室温的方式为缓冷。被加工工件15放置于G3镍基合金组成的源极14内。一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法，属于金属材料表面改性
，包括下列步骤：将预处理好的P110钢套管接头4放入等离子表面冶金炉内的工件台8上，将由两件G3镍基合金组成的源极14分别置于P110钢套管接头4的内壁和外壁，炉壳为阳极，并接地，抽至极限真空后，通入氩气并对放置于炉腔内的P110钢套管接头4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：1)取P110钢套管接头(4)进行预处理；2)将预处理后的P110钢套管接头(4)放入等离子表面冶金炉内的工件台(8)上，并使P110钢套管接头(4)通过工件台(8)与工件极电源(12)的阴极连接，成为工件极；再通过源极支架(11)将炉腔(1)内的G3镍基合金(3)分别置于P110钢套管接头(4)的内壁和外壁，且两G3镍基合金(3)与P110钢套管接头(4)之间相距15mm～20mm，并通过源极支架(11)使两G3镍基合金(3)与源极电源(13)的阴极连接，成为源极，炉壳(2)与工件极电源(12)和源极电源(13)的阳极连接，并接地获得负偏压；3)将等离子表面冶金炉炉腔(1)内部抽成真空，真空度为0.9～1.1×10–1Pa，后向炉腔(1)内通入保护气体，使炉腔(1)内气压维持在30Pa～40Pa，后分别对工件极和源极偏压，使工件极升温；当工件极温度升至400℃～600℃时，对P110钢套管接头(4)进行离子轰击溅射，溅射直至表面的清洗/活化，去除表面氧化皮；4)将步骤2)中获得的工件极电压调至–650V～–525V，接通源极电源(13)，并将源极电压调至–850V～–750V，使源极温度维持在1000℃～1100℃，工件极温度控制在875℃～925℃，保温2h～4h后，断开源极电源(13)和工件极电源(12)，使P110钢套管接头(4)冷却到室温，最终获得具有镍基合金的P110钢套管接头(4)。...

【技术特征摘要】
1.一种耐蚀P110钢套管接头的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：1)取P110钢套管接头(4)进行预处理；2)将预处理后的P110钢套管接头(4)放入等离子表面冶金炉内的工件台(8)上，并使P110钢套管接头(4)通过工件台(8)与工件极电源(12)的阴极连接，成为工件极；再通过源极支架(11)将炉腔(1)内的G3镍基合金(3)分别置于P110钢套管接头(4)的内壁和外壁，且两G3镍基合金(3)与P110钢套管接头(4)之间相距15mm～20mm，并通过源极支架(11)使两G3镍基合金(3)与源极电源(13)的阴极连接，成为源极，炉壳(2)与工件极电源(12)和源极电源(13)的阳极连接，并接地获得负偏压；3)将等离子表面冶金炉炉腔(1)内部抽成真空，真空度为0.9～1.1×10–1Pa，后向炉腔(1)内通入保护气体，使炉腔(1)内气压维持在30Pa～40Pa，后分别对工件极和源极偏压，使工件极升温；当工件极温度升至400℃～600℃时，对P110钢套管接头(4)进行离子轰击溅射，溅射直至表面的清洗/活化，去除表面氧化皮；4)将步骤2)中获得的工件极电压调至–650V～–525V，接通源极电源(13)，并将源极电压调至–850V～–750V，使源极温度维持在100...

【专利技术属性】
技术研发人员：田伟，于文海，田进，赵俊，林乃明，唐宾，
申请(专利权)人：中联西北工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61