一种不粘扣油管螺纹的制造工艺制造技术

本发明专利技术属于油田管道设施领域，尤其涉及一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，包括如下步骤：步骤一，取碳钢管料，车削API油管螺纹，加工形成的螺纹称为粗加工螺纹，加工后的工件称为碳钢基体；步骤二，另加工用于包覆在上述粗加工螺纹外侧的覆膜层，覆膜层为铜和碳化钨的混合物；步骤三，对碳钢基体上粗加工螺纹所在区段进行预热，预热温度为500‑600摄氏度并维持，然后，采用滚压工艺使覆膜层贴附在粗加工螺纹的外表面；步骤四，对覆膜层的外表面进行进一步加热，使温度维持在770‑800摄氏度范围内并维持，然后，继续通过滚压工艺对覆膜层的表面进行滚压，本步骤中温度维持的时间范围为15‑20秒；步骤五，室温内自然冷却。本发明专利技术可有效防止螺纹粘扣。

【技术实现步骤摘要】
一种不粘扣油管螺纹的制造工艺
本专利技术属于油田管道设施领域，尤其涉及一种不粘扣油管螺纹的制造工艺。
技术介绍
API油管(简称油管)是油田井下作业时最常用的一种设备，施工过程中往往需要将多根油管连接在一起使用。按照相关技术标准，油管的端部需设置标准的API石油管螺纹，油管通过该螺纹与下一根油管或井下工具连接。生产实际中，由于频繁拧紧和拆卸，螺纹配合产生的过盈容易造成螺纹表面损伤，进而产生粘扣问题。粘扣不但使油管的拆卸困难，而且造成油管报废，严重影响施工效率并增大物资损耗。针对上述问题，现有的解决方案是，拧紧前在螺纹上涂抹螺纹脂。这种方案的缺点是，由于一次施工通常需要连接上百根甚至数百根油管，因此增加涂抹螺纹脂的工序会对施工进度和节奏产生很大影响，同时，防粘扣效果也有待提升。因此，有必要研发一种新的防粘扣解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本专利技术提供了一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，包括如下步骤：步骤一，取碳钢管料，采用车削工艺在管料端部加工API油管螺纹，加工形成的螺纹称为粗加工螺纹，加工后的工件称为碳钢基体；步骤二，另加工用于包覆在上述粗加工螺纹外侧的覆膜层，覆膜层为铜和碳化钨的混合物；步骤三，对碳钢基体上粗加工螺纹所在区段进行预热，预热温度为500-600摄氏度并维持，然后，采用滚压工艺使覆膜层贴附在粗加工螺纹的外表面，并与粗加工螺纹的牙顶、牙侧和牙底贴合；步骤四，对覆膜层的外表面进行进一步加热，使温度维持在770-800摄氏度范围内并维持，然后，继续通过滚压工艺对覆膜层的表面进行滚压，以促进覆膜层和碳钢基体之间的相互渗透，本步骤中温度维持的时间范围为15-20秒；步骤五，室温内自然冷却。作为进一步的技术方案，所述步骤一中，加工粗加工螺纹时，所有螺纹表面均采用车刀的刀尖加工。作为进一步的技术方案，所述步骤二中，所述覆膜层由铜膜和碳化钨粉末组成，碳化钨粉末附着在铜膜的一侧。作为进一步的技术方案，所述步骤二中，碳化钨粉末通过热喷涂工艺附着在铜膜上。作为进一步的技术方案，所述步骤二中，碳化钨粉末通过冷轧工艺附着在铜膜上。作为进一步的技术方案，所述铜膜的厚度为20-30微米，所述碳化钨粉末的粒度等级为WC24，即粒度范围为2.41-3.00微米。作为进一步的技术方案，所述步骤四中，加热方式为激光加热。作为进一步的技术方案，所述加热方式为周向扫描加热。本专利技术的有益效果为：1、现有技术中，螺纹表面的覆层大多通过电镀工艺获得，还没有采用金属覆膜的方式在螺纹表面增加覆层的工艺，更没有通过该工艺解决API油管螺纹粘扣问题的先例。因此，本专利技术采用这种全新工艺必须克服诸多全新的技术问题，例如：如何保证防粘扣效果？如何保证螺纹成品的尺寸精度？如何防止覆膜层在滚压过程中撕裂？如何保证覆膜层和碳钢基体的结合强度？如何保证螺纹成品表面力学性能的均匀度？如何避免碳钢基体脱碳？如何防止螺纹变形？而本专利技术创造性地研发出了可为螺纹增加防粘扣性能的螺纹表面金属覆膜工艺，克服了众多技术问题并至少产生了以下几方面效果：第一，铜基的材质，利用了铜的自润滑特性，有利于防止粘扣情况的发生；第二，覆膜层中增加了硬度较高的碳化钨，碳化钨可在螺纹表面承压时提供足够的支撑，并提高螺纹表面硬度，同时又不会破坏碳钢基体本身的韧性，从而有效改善螺纹的力学性能，进一步防止螺纹粘扣；第三，从物理特性来说，铜的硬度较低，碳化钨的硬度较高，从微观上说，当螺纹拧紧后，较硬的碳化钨会承受大部分的接触压力，并且不变形，而相对较软的铜会在接触压力的迫使下发生形变。这种情况下，在施工时将油管螺纹蘸润滑油后再拧紧，拧紧后，润滑油很容易留存在上述形变处，进而使螺纹接触面的润滑性得到显著改善，进一步防止粘扣。需要说明的是，蘸润滑油几乎不会额外占用施工时间，因此不会像涂抹螺纹润滑脂那样影响施工进程。第四，通过控温加热，使温度达到油管材质(即碳钢)的临界相变温度Ac1(745℃)至Ac3(823℃5)之间，在该温度下，碳钢基体内的金相组织发生转变，即碳钢基体表层的铁素体逐渐转变为奥氏体，奥氏体是面心立方八面体结构，八面体间隙较大，可容纳铜原子和碳化硅分子进入，通过这种深度结合，碳钢基体的表面致密度大幅增强，有利于改善其表面硬度和抗疲劳能力。使上述的温度范围持续15-20秒，保证覆膜层与碳钢基体充分融合。从另外一个角度讲，在高温作用下，覆膜层的表面张力下降，进而使铜对母材的润湿性增强，由于铜与钢材中铁元素的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数等都比较接近，且铜与铁可在液态下无限固溶，在固态下虽为有限固溶，但并不会形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，从而充分保证覆膜层和碳钢基体的牢固程度，避免覆膜层脱落。另外，覆膜层和碳钢的相互扩散、浸润、融合会改善覆膜层中未分散有碳化钨的微小区域的硬度，即改善铜膜基材的硬度，从而使铜基材的硬度提高，从而进一步改善螺纹的防粘扣效果。第五，本专利技术中，先覆膜，后升温加热(不包括预热)的方式，且加热过程中覆膜层不会熔化(铜的熔点是1083.4℃)，覆膜层的紧密覆盖可避免加热过程中粗加工螺纹的表面与空气中的氧气接触，从而避免碳钢基体中的碳元素脱出，因此，与通过热处理方式改善工件表面力学性能的方式相比，采用本专利技术所述的覆膜工艺，不会降低螺纹的韧性。第六，常规的热处理工艺应用于平面、圆柱面等平整表面时，可以保证热处理表面的均匀性，但应用在螺纹的不平整表面上时，螺纹的牙侧、牙顶和牙底的均匀性难以保证。而本专利技术中，覆膜层可均匀覆盖在螺纹表面各处，不会出现局部性能不足的问题。第七，与常规的热处理方式相比，本专利技术所述工艺不会造成螺纹的形变，从而使螺纹的精度更容易保证，有利于保证API油管螺纹所应具备的密封性能。2、本专利技术中，构成覆膜层的铜膜和碳化钨粉末之间的结合并不是冶金意义上结合，而是单纯的物理结合，并且碳化钨设置在朝向碳钢基体一侧，这种结构的好处在于：所有的碳化钨粉末均处于最靠近的碳钢基体的位置，并且铜膜对碳化钨粉末的束缚力极小，这种情况下，碳化钨可在加热后更好地与碳钢基体和铜膜同时融合，保证达到预期效果。另外，这种方式可降低覆膜层的脆性，保证覆膜层的韧性，防止加工过程中覆膜层发生撕裂。3、在步骤四中，边加热边滚压，可有效促进铜、碳化钨和铁的糅合，使覆膜层与碳钢基体更好地融为一体。附图说明图1是本专利技术中油管的构造示意图。图中：1-碳钢基体，2-覆膜层。具体实施方式实施例一：以下结合附图对本专利技术做进一步描述：本实施例提供了一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，包括如下步骤：步骤一，取碳钢管料，采用车削工艺在管料端部加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：/n步骤一，取碳钢管料，采用车削工艺在管料端部加工API油管螺纹，加工形成的螺纹称为粗加工螺纹，加工后的工件称为碳钢基体(1)；/n步骤二，另加工用于包覆在上述粗加工螺纹外侧的覆膜层(2)，覆膜层(2)为铜和碳化钨的混合物；/n步骤三，对碳钢基体(1)上粗加工螺纹所在区段进行预热，预热温度为500-600摄氏度并维持，然后，采用滚压工艺使覆膜层(2)贴附在粗加工螺纹的外表面，并与粗加工螺纹的牙顶、牙侧和牙底贴合；/n步骤四，对覆膜层(2)的外表面进行进一步加热，使温度维持在770-800摄氏度范围内并维持，然后，继续通过滚压工艺对覆膜层(2)的表面进行滚压，以促进覆膜层(2)和碳钢基体(1)之间的相互渗透，本步骤中温度维持的时间范围为15-20秒；/n步骤五，室温内自然冷却。/n

【技术特征摘要】
1.一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，取碳钢管料，采用车削工艺在管料端部加工API油管螺纹，加工形成的螺纹称为粗加工螺纹，加工后的工件称为碳钢基体(1)；
步骤二，另加工用于包覆在上述粗加工螺纹外侧的覆膜层(2)，覆膜层(2)为铜和碳化钨的混合物；
步骤三，对碳钢基体(1)上粗加工螺纹所在区段进行预热，预热温度为500-600摄氏度并维持，然后，采用滚压工艺使覆膜层(2)贴附在粗加工螺纹的外表面，并与粗加工螺纹的牙顶、牙侧和牙底贴合；
步骤四，对覆膜层(2)的外表面进行进一步加热，使温度维持在770-800摄氏度范围内并维持，然后，继续通过滚压工艺对覆膜层(2)的表面进行滚压，以促进覆膜层(2)和碳钢基体(1)之间的相互渗透，本步骤中温度维持的时间范围为15-20秒；
步骤五，室温内自然冷却。


2.根据权利要求1所述的一种不粘扣油管螺纹的制造工艺，其特征在于：所述步骤一中，加工粗加工螺纹时，所有螺纹表面均采用车刀的刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海英，
申请(专利权)人：大庆市华禹石油机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23