一种耐蚀p110钢套管接头的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种耐蚀PllO钢套管接头的加工方法。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]本发明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PllO钢套管接头的加工方法，具有成本低的优点。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:包括以下步骤:
[0005]I)取PllO钢套管接头进行预处理；
[0006]2)将预处理后的PllO钢套管接头放入等离子表面冶金炉内的工件台上，并使Pl1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PllO钢套管接头的内壁和外壁，且两G3镍基合金与PllO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；
[0007]3)将等离子表面冶金炉炉腔内部抽成真空，真空度为0.9?1.1X10 -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°C?600°C时，对PllO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；
[0008]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°C?1100°C，工件极温度控制在875°C?925°C，保温2h?4h后，断开源极电源和工件极电源，使PllO钢套管接头冷却到室温，最终获得具有镍基合金的PllO钢套管接头。
[0009]所述的步骤I)中对PllO钢套管接头进行预处理的步骤为:将PllO钢套管接头表面除油后使用SiC水砂纸将PllO钢套管接头逐级打磨，再清洗、干燥，后得到预处理后的Pl1钢套管接头。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]所述的步骤3)中离子轰击派射时间为50min?70min。
[0013]所述的步骤4)中将PllO钢套管接头冷却到室温的方式为缓冷。
[0014]本发明具有以下的有益效果:相比较现有技术，本发明通过将预处理好的PllO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Pl1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PllO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Pl1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PllO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PllO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PllO钢，而在PllO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】
[0015]图1:等离子表面冶金炉装置示意图；
[0016]图2:P110钢套管接头放大示意图主视图；
[0017]图3:P110钢套管接头放大示意图侧视图；
[0018]图4:P110钢套管接头放大示意图俯视图；
[0019]图5:P110钢G3镍基合金和G3镍基合金涂层的X射线衍射图；
[0020]图6:处理前后PllO钢套管接头的开路电位图；
[0021]图7:处理前后PllO钢套管接头的极化曲线图；
[0022]图中: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】
[0023]下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
[0024]参见图1-7，本发明包括以下步骤:
[0025]I)取PllO钢套管接头4进行预处理；步骤I)中对PllO钢套管接头进行预处理的步骤为:将Pi 10钢套管接头表面除油后使用SiC水砂纸将PllO钢套管接头逐级打磨，再清洗、干燥，后得到预处理后的PllO钢套管接头4。
[0026]2)将预处理后的Pl 10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Pl1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I内的G3镍基合金3分别置于PllO钢套管接头4的内壁和外壁，且两G3镍基合金3与PllO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；
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