【行业资讯】磷化螺纹解决螺纹粘扣问题
作者：管理员 发布于：2012-12-15 05:30:00
随着我国海洋石油开发技术和科研能力的不断成熟、对外技术合作的不断扩大，以及对外开发市场的不断拓展，对各种井下工具的需求也在逐年增加，因此，研发满足我国海况的井下工具尤为重要。
传统热处理方式
降低工具抗磨损力
井下工具螺纹粘扣现象，从工具粘扣宏观形貌、材质化学成分、金相组织、力学性能、螺纹加工和表面处理等多方面进行分析，结果表明，螺纹表面处理质量差是造成工具螺纹粘扣主要原因，而螺纹热处理后表面硬度低加大粘扣倾向，重新磷化螺纹后，达到预期效果。
某一批研制的井下工具，其材质为40CrMnMo，进行调质处理(淬火油温为860℃，回火温度600℃)，一端为2-7/8″EU公扣，接箍与其配合，按照常规的上扣扭矩和速度将外螺纹与接箍连接好并进行功能实验后，在拆卸过程中，接箍和工具公扣旋开困难，用力旋开后，发现有严重螺纹粘扣现象，外螺纹较内螺纹粘扣严重，且外螺纹粘扣较严重的地方发生在上扣开始端处，出现毛刺，螺纹的外棱角已被削掉，在严重的地方，螺纹已难以旋开。
外螺纹粘扣较严重，有毛刺且螺纹牙外棱角损坏，且在粘扣严重、难以旋开的螺纹接箍上有明显的旋咬印记，而且在工具实验时上扣扭矩、上扣速度都在规定之内，由此可初步断定，粘扣可能是由于螺纹材质及热处理不当、机加工造成螺纹参数不精确、螺纹表面处理不当等原因造成的。
粘扣主要是内外螺纹粘着磨损的结果，材料抗磨损能力差会造成螺纹粘扣，而热处理工艺会影响工具的硬度和韧性，进而影响材料的抗磨损能力。如果热处理(淬火或回火)温度偏高的话，会导致硬度强度下降，塑性、韧性提高。硬度下降，抗磨损能力就下降。机加工造成的螺纹参数不精确，会导致螺纹配合上的不精确，也会加大螺纹粘扣倾向。螺纹表面处理(镀层或磷化)效果不好，螺纹之间的润滑性能就差，也会造成螺纹粘扣。以下从这几个方面来分析粘扣原因。
对粘扣工具取样并进行了化学成分和力学性能检测和分析，检测结果符合国家标准。
工具材质组织为回火索氏体和珠光体，并伴有极少量网状铁素体，从金相组织中可断定工具调质处理时，淬火或回火温度偏高，而导致工具调质后硬度偏低;将夹杂物分布GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》对照，可知夹杂物属于D类，为1.5级，夹杂对其性能的影响不是太大。
根据工具力学性能检验结果可以看出，工具硬度偏低，正常硬度要求应该在28～32HRC范围之内，而工具平均硬度为22.5HRC，与螺纹要求的硬度相比，偏低，工具硬度偏低，抗磨损粘着能力就差，就会加重螺纹粘扣倾向。
磷化处理工具降低摩擦副
对加工的几个工具中没有受损的螺纹进行环塞规检测，检测结果通常情况下，为了减小螺纹之间的摩擦副，需要对螺纹进行表面处理增加其润滑性，表面处理有涂镀层和磷化，没有特别使用要求的螺纹，通常进行磷化处理，或不做表面处理，如果对螺纹有特殊要求(如密封性等)需进行涂镀层处理。本文中的工具螺纹没有进行磷化处理，在上卸扣时摩擦较大，粘着力增强，会造成螺纹粘扣。
根据以上对螺纹粘扣的原因分析可知，螺纹参数、上卸扣扭矩在标准要求范围之内，说明螺纹机加工和上卸扣操作不是造成螺纹粘扣的原因。螺纹材质硬度偏低、螺纹表面磷化效果不好，造成螺纹表面抗磨损粘着力下降，进而造成螺纹粘扣。为此，在重新加工工具时，将工具材质的热处理调质工艺进行了调整，将淬火油温降低了10℃(淬火油温为850℃)，回火温度降低20℃(回火温度为580℃)，工具调质后硬度为30HRC，比粘扣的工具硬度提高7HRC;同时，采用锰锌系磷化液对螺纹表面进行磷化处理，磷化后螺纹表面呈暗灰色，磷化层均匀牢固。再次对工具进行地面实验时，螺纹没有发生粘扣，粘扣问题得到了解决。
通过对井下工具螺纹粘扣问题进行分析，从螺纹的材质、热处理、表面处理、机加工、操作等多方面进行分析，得出如下几点螺纹粘扣原因和预防措施：螺纹表面没有进行磷化处理，导致螺纹摩擦副增加、润滑性下降，是造成螺纹粘扣的主要原因;热处理调质工艺不合适使得工具硬度偏低，加大了粘扣倾向; 将工具材质调质工艺进行调整(油淬温度降低10℃，为850℃;回火温度降低20℃，为580℃)，调质后工具硬度为30HRC，同时，对螺纹表面进行锰锌系磷化处理，解决粘扣问题;为了减少螺纹粘扣发生，需要提高螺纹的抗粘着磨损能力，内外螺纹的抗磨损能力尽可能相近，增加润滑性，降低摩擦副。
本文来自: 全球石油化工网 详细出处参考http://www.cippe.net/news/html/201210/82554.html
传统热处理方式
降低工具抗磨损力
井下工具螺纹粘扣现象，从工具粘扣宏观形貌、材质化学成分、金相组织、力学性能、螺纹加工和表面处理等多方面进行分析，结果表明，螺纹表面处理质量差是造成工具螺纹粘扣主要原因，而螺纹热处理后表面硬度低加大粘扣倾向，重新磷化螺纹后，达到预期效果。
某一批研制的井下工具，其材质为40CrMnMo，进行调质处理(淬火油温为860℃，回火温度600℃)，一端为2-7/8″EU公扣，接箍与其配合，按照常规的上扣扭矩和速度将外螺纹与接箍连接好并进行功能实验后，在拆卸过程中，接箍和工具公扣旋开困难，用力旋开后，发现有严重螺纹粘扣现象，外螺纹较内螺纹粘扣严重，且外螺纹粘扣较严重的地方发生在上扣开始端处，出现毛刺，螺纹的外棱角已被削掉，在严重的地方，螺纹已难以旋开。
外螺纹粘扣较严重，有毛刺且螺纹牙外棱角损坏，且在粘扣严重、难以旋开的螺纹接箍上有明显的旋咬印记，而且在工具实验时上扣扭矩、上扣速度都在规定之内，由此可初步断定，粘扣可能是由于螺纹材质及热处理不当、机加工造成螺纹参数不精确、螺纹表面处理不当等原因造成的。
粘扣主要是内外螺纹粘着磨损的结果，材料抗磨损能力差会造成螺纹粘扣，而热处理工艺会影响工具的硬度和韧性，进而影响材料的抗磨损能力。如果热处理(淬火或回火)温度偏高的话，会导致硬度强度下降，塑性、韧性提高。硬度下降，抗磨损能力就下降。机加工造成的螺纹参数不精确，会导致螺纹配合上的不精确，也会加大螺纹粘扣倾向。螺纹表面处理(镀层或磷化)效果不好，螺纹之间的润滑性能就差，也会造成螺纹粘扣。以下从这几个方面来分析粘扣原因。
对粘扣工具取样并进行了化学成分和力学性能检测和分析，检测结果符合国家标准。
工具材质组织为回火索氏体和珠光体，并伴有极少量网状铁素体，从金相组织中可断定工具调质处理时，淬火或回火温度偏高，而导致工具调质后硬度偏低;将夹杂物分布GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》对照，可知夹杂物属于D类，为1.5级，夹杂对其性能的影响不是太大。
根据工具力学性能检验结果可以看出，工具硬度偏低，正常硬度要求应该在28～32HRC范围之内，而工具平均硬度为22.5HRC，与螺纹要求的硬度相比，偏低，工具硬度偏低，抗磨损粘着能力就差，就会加重螺纹粘扣倾向。
磷化处理工具降低摩擦副
对加工的几个工具中没有受损的螺纹进行环塞规检测，检测结果通常情况下，为了减小螺纹之间的摩擦副，需要对螺纹进行表面处理增加其润滑性，表面处理有涂镀层和磷化，没有特别使用要求的螺纹，通常进行磷化处理，或不做表面处理，如果对螺纹有特殊要求(如密封性等)需进行涂镀层处理。本文中的工具螺纹没有进行磷化处理，在上卸扣时摩擦较大，粘着力增强，会造成螺纹粘扣。
根据以上对螺纹粘扣的原因分析可知，螺纹参数、上卸扣扭矩在标准要求范围之内，说明螺纹机加工和上卸扣操作不是造成螺纹粘扣的原因。螺纹材质硬度偏低、螺纹表面磷化效果不好，造成螺纹表面抗磨损粘着力下降，进而造成螺纹粘扣。为此，在重新加工工具时，将工具材质的热处理调质工艺进行了调整，将淬火油温降低了10℃(淬火油温为850℃)，回火温度降低20℃(回火温度为580℃)，工具调质后硬度为30HRC，比粘扣的工具硬度提高7HRC;同时，采用锰锌系磷化液对螺纹表面进行磷化处理，磷化后螺纹表面呈暗灰色，磷化层均匀牢固。再次对工具进行地面实验时，螺纹没有发生粘扣，粘扣问题得到了解决。
通过对井下工具螺纹粘扣问题进行分析，从螺纹的材质、热处理、表面处理、机加工、操作等多方面进行分析，得出如下几点螺纹粘扣原因和预防措施：螺纹表面没有进行磷化处理，导致螺纹摩擦副增加、润滑性下降，是造成螺纹粘扣的主要原因;热处理调质工艺不合适使得工具硬度偏低，加大了粘扣倾向; 将工具材质调质工艺进行调整(油淬温度降低10℃，为850℃;回火温度降低20℃，为580℃)，调质后工具硬度为30HRC，同时，对螺纹表面进行锰锌系磷化处理，解决粘扣问题;为了减少螺纹粘扣发生，需要提高螺纹的抗粘着磨损能力，内外螺纹的抗磨损能力尽可能相近，增加润滑性，降低摩擦副。
本文来自: 全球石油化工网 详细出处参考http://www.cippe.net/news/html/201210/82554.html
