[发明专利]一种超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头防粘扣镀层及其制备方法

说明书

一种超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头表面防粘扣镀层及其制备方法，所述镀层为两层结构，包括与螺纹接头相接触的镍层，与该镍层紧密接触的铜锌合金层；其中，镍层的厚度为1～1.5μm，铜锌合金层的厚度为10～18μm，铜锌合金层成分重量比为：锌27％～30％，余量为铜。本发明防粘扣镀层将镀层合金层由铜锡(Cu‑Sn)层变成铜锌(Cu‑Zn)层，使重复上卸扣性能更稳定。

技术领域

本发明属于油套管镀层制备技术，特别涉及一种超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头防粘扣镀层及其制备方法。

背景技术

油套管是石油天然气勘探开发中用量最大的管材类产品，随着我国石油天然气向超深井、腐蚀井、海洋油气井的发展，井况腐蚀环境会越来越严重，为确保油气井勘探开发的安全可靠，高铬钢油套管用量会不断增加。

在油套管的使用过程中，螺纹接头粘扣是最常见的失效形式之一，螺纹接头粘扣直接影响油套管管柱的结构完整性和密封完整性。

油套管接头由内螺纹和外螺纹组成，使用过程通过上扣和卸扣进行螺纹的拧紧和松开，螺纹接头相当于一对摩擦副，当内螺纹和外螺纹表面相互接触时，从微观来看，两个接触体的实际接触面积只在结合表面少数微凸体上，由于接触压力很高，引起微凸体塑性变形，局部形成焊合点，同时由于内螺纹和外螺纹材质相同，互溶性大，在内外螺纹表面的相对滑动时，引起油套管螺纹接触部位金属迁移产生粘着失效，即油套管接头发生粘扣。

由于油套管接头重复上卸扣不发生粘扣是其重要性能指标之一，为此，针对不同材质需对接头连接表面进行磷化、电镀铜锡合金(Cu-Sn合金)等表面处理，在上扣时，再采用在接头连接处涂覆螺纹脂，确保接头连接处不发生粘扣失效。

目前对高铬钢油套管螺纹接头普遍采用电镀铜锡合金层表面处理技术，但对于超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头，在进行6次以上重复上卸扣时，电镀铜锡合金层就会出现粘扣失效，影响产品正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头防粘扣镀层及其制备方法，将镀层合金层由铜锡(Cu-Sn)层变成铜锌(Cu-Zn)层，使重复上卸扣性能更稳定。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头，所述螺纹接头表面设防粘扣镀层，该防粘扣镀层为两层结构，包括与螺纹接头相接触的镍层，与该镍层紧密接触的铜锌合金层。

优选的，所述镍层的厚度为1～1.5μm，铜锌合金层的厚度为10～18μm。

优选的，所述镍层的成分为：镍100％；铜锌合金层成分重量比为：锌27％～30％，余量为铜。

本发明所述的超级马氏体不锈钢油套管螺纹接头表面防粘扣镀层的制备方法，其采用电沉积方法，包括制备镍层、制备铜锌合金镀层。

进一步，所述制备镍层过程中阳极为镍棒；所述制备铜锌合金镀层过程中阳极为铜锌棒。

优选的，所述制备镍层过程中，电镀液成分为：NiCl₂ 200～250g/L，NiSO₄ 260～320g/L，HCl 180～220g/L。

优选的，所述制备镍层过程中，镀液温度为室温，阴极电流密度5～8A/dm²，时间3～4min。

优选的，所述制备铜锌合金镀层过程中，电镀液成分：氰化亚铜40～45g/L，氰化锌13～15g/L，游离氰化钠12～14g/L，碳酸钠40～50g/L，氯化铵5～7g/L。

优选的，所述制备铜锌合金镀层过程中，镀液温度为35～38℃，镀液pH为11.5～11.7，阴极电流密度0.5～1.5A/dm²，时间30～50min，阳极铜锌比为(68～70)：(30～32)。