[发明专利]一种用于制备油套管螺纹接头表面热扩散渗锌层的渗锌剂及其渗锌方法

说明书

一种用于制备油套管螺纹接头表面热扩散渗锌层的渗锌剂及其渗锌方法，渗锌剂成分质量百分比为：Zn粉，250～300目，40～60％；Cu粉，180～200目，0.5～2％；Ni粉，180～200目，0.5～1％；活化剂，1～2％；催渗剂，1～3％；稀释剂，180～200目，余量。本发明能够克服现有油套管螺纹接头表面处理的不足，形成具有稳定的抗粘扣性能的扩散渗锌层，同时解决高铬钢油套管螺纹接头采用电镀铜锡合金表面处理技术造成对环境的污染。

技术领域

本发明属于油套管螺纹接头表面涂层制备技术，特别涉及一种用于制备油套管螺纹接头表面热扩散渗锌层的渗锌剂及其渗锌方法。

背景技术

石油天然气勘探开发必须使用油套管产品，套管用螺纹连接成套管柱，形成采油通道，油管用螺纹连接成油管柱进行采油。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，API RP 5C5/ISO13679标准中规定油管9次、套管2次上卸扣不发生粘扣，为此，对接头连接表面进行磷化、电镀铜锡合金等表面处理，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。

目前针对碳钢和低合金钢的油套管产品，普遍采用磷化表面处理；针对高合金钢油套管产品一般采用电镀铜锡合金表面处理。

对于磷化表面处理，在高钢级大扭矩重复上卸扣操作时，有发生粘扣失效的风险。

对于采用电镀铜锡合金层表面处理技术的高铬钢油套管螺纹接头产品，会出现镀层与油套管材质肌体结合力不稳定甚至镀层剥落情况发生，如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性能不稳定发生粘扣失效，影响产品正常使用。

另外，用于高铬钢油套管螺纹接头的电镀铜锡合金表面处理技术，由于其对环境会造成严重污染，不能满足环境保护的要求，开发一种油套管螺纹接头替代表面处理技术也是解决问题的唯一方法。

中国专利申请号201020700357.8公开的“渗锌油套管接箍”，该专利所述的渗锌层包括由外至内的纯锌层、富锌层和铁锌合金层，渗锌层表面还设有磷化膜层，渗锌层作为保护层与基体金属结合牢固，耐磨性能好，能满足油套管抗粘扣和防腐性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备油套管螺纹接头表面热扩散渗锌层的渗锌剂及其渗锌方法，该方法能够克服现有油套管螺纹接头表面处理的不足，形成具有稳定的抗粘扣性能的扩散渗锌层，同时解决高铬钢油套管螺纹接头采用电镀铜锡合金表面处理技术造成对环境的污染。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于制备油套管螺纹接头表面热扩散渗锌层的渗锌剂，其成分质量百分比为：

Zn粉，250～300目，40～60％；

Cu粉，180～200目，0.5～2％；

Ni粉，180～200目，0.5～1％；

活化剂，1～2％；

催渗剂，1～3％；

稀释剂，180～200目，余量。

优选的，所述活化剂包括氯化铵、尿素或碘化铵，优选氯化铵。

优选的，所述催渗剂包括稀土、稀土氯化物、稀土硫酸盐，稀土硝酸盐或稀土氧化物，优选稀土氧化物。