[发明专利]一种钛合金油管短节表面处理方法

说明书

本发明公开了一种钛合金油管短节表面处理方法，其步骤为：1)从钛合金油管管坯上截取所需长度的短节，并将管端加工成螺纹接头形式；2)对钛合金油管短节依次进行整体喷砂处理、清洗、脱脂处理；3)采用HF+HNO₃溶液对钛合金油管短节进行酸洗，酸洗后对钛合金油管短节进行清洗；4)酸洗后，将钛合金油管短节放入微弧氧化混合电解液中，采用直流脉冲电流对钛合金油管短节进行内外表面微弧氧化处理；5)最后对钛合金油管短节进行超声波清洗、烘干、喷码、打包及入库。采用方法可在钛合金油管短节表面形成致密的微弧氧化陶瓷涂层，不仅提高短节耐腐蚀性和耐磨性，而且避免钛合金与异种金属间的电偶腐蚀，提高钛合金油管井下服役安全性。

技术领域：

本发明涉及石油机械与金属材料表面改性领域，具体涉及一种钛合金油管短节表面处理方法。

背景技术：

随着国内油气开发对深层、超深层等油气资源需求日益增加，特别是含H₂S、CO₂、Cl^-等高腐蚀性介质油气资源，对石油管材性能提出了更高的要求。例如，国内西南地区油气田含有较高的H₂S、CO₂、Cl^-等高腐蚀性介质，油田作业管柱、井下工具等普遍采用镍基合金、超级不锈钢等高合金管材。钛合金因质强比高、耐腐蚀性能优异等特点，成为替代镍基合金等管材的选择之一。但钛合金管材螺纹接头因表面摩擦系数高，很容易发生划痕、摩擦损伤等粘扣现象，并且在与其它材质(如低合金钢、镍基合金、不锈钢)井下工具进行螺纹接头连接时，特别是钛合金材质短节，在接头连接处发生电偶腐蚀和缝隙腐蚀，加速管材的失效。

2014年5月29日公布的申请号为201410233315.0中涉及一种钛合金油管螺纹抗粘扣表面处理方法，其对钛合金表面进行微弧氧化，并采用二硫化钼粉料与高温粘合剂进行涂层处理，该方法解决了钛合金粘扣问题，但该专利采用双层涂层，未考虑与电偶腐蚀和缝隙腐蚀问题，一般情况下微弧氧化层磨擦系数会较大，该专利也未涉及微弧氧化层的磨擦系数问题。2016年07月18日申请的专利号为ZL201610565692.3中涉及一种钛合金油管螺纹表面处理方法，其采用化学镍磷镀方法对表面进行改性，提高钛合金螺纹表面的耐磨性和抗粘扣性能，但该专利虽降低表面磨擦系数，但未考虑与电偶腐蚀和缝隙腐蚀问题。

本发明提供的表面处理方法适用于含高腐蚀介质油气井用钛合金油管短节，不仅提高内外表面电绝缘性、抗电偶和缝隙腐蚀性，降低摩擦系数；而且也可提高钛合金油管短节螺纹接头的抗粘扣性能。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钛合金油管短节表面处理方法，不仅降低钛合金油管短节接头摩擦系数，提高螺纹接头的抗粘扣性能和耐磨性能；而且降低与钢、镍基合金及不锈钢等异种材质井下工具连接后产生的电偶腐蚀和缝隙腐蚀，提高钛合金油管短节的井下使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钛合金油管短节表面处理方法，包括以下步骤：

步骤1：从无损检测合格的钛合金油管管坯上截取所需长度的短节，并采用数控机床将管端加工成螺纹接头形式；

步骤2：螺纹加工后，对钛合金油管短节的管体内外表面、螺纹接头表面依次进行整体喷砂处理、清洗、脱脂处理；

步骤3：脱脂完成后，采用HF+HNO₃溶液对钛合金油管短节进行酸洗，酸洗后对钛合金油管短节内外表面和螺纹进行清洗；

步骤4：酸洗后，将钛合金油管短节放入微弧氧化混合电解液中，采用直流脉冲电流对钛合金油管短节进行内外表面微弧氧化处理，控制参数为：电压400～600V，频率600～800Hz，氧化时间10～20min，占空比20％～50％；

步骤5：微弧氧化处理后，对钛合金油管短节进行超声波清洗，然后烘干、喷码、打包及入库。