氮化防腐油管的研究与应用

硬氮化和软氮化工艺等方面的比较

硬氮化和软氮化工艺等方面的比较 我在外工作多年，在工作中经常会遇到客户送来的产品需要氮化处理。但当我们问到是氮化或软氮化时，他们就不知到了。因为他们都是机械设计方面的技术人员，对热处理知识了解的不是太多。所以，我们就得耐心的给他们讲解氮化和软氮化的区别和性能，包括生产成本等等。所以，有必要将氮化和软氮化的工艺特点及主要应用范围进行了整理，供机械设计方面的工程技术人员在产品设计过程中参考。 一、硬氮化和软氮化方法、特点及主要应用范围。

二、国家标准对软氮化和硬氮化工艺方面的要求： 1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》(硬氮化)根据不同的渗层有多种工艺供选择。 2、⑴JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)一般只有一个工艺范围供选择,常用的共渗温度为540-570℃，保温2-4H，处理过程要注意炉温波动及渗剂的加入量；工件进炉后，排气速度宜快，升温速度要控制，必要时可采取预热措施。 ⑵对表面色泽有要求的工件，在升温阶段及共渗后冷却过程中，必须在渗氮气氛或其它保护气氛中进行。 三、检测方面： 1、GB/T18177-2000《钢的气体渗氮》中检验方法中规定： ⑴裂纹、开裂等可用肉眼判别，也可采用磁粉或渗透探伤等方法鉴别。 ⑵表面硬度检验：根据产品要求以及渗层深度采用不同的负荷。 ⑶渗层脆性检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2 级合格。 ⑷渗氮层疏松检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。

⑸渗氮扩散层中氮化物检验：共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。 2、JB/T4155-1999《气体氮碳共渗》(软氮化)中检验方法中规定： ⑴表面硬度及渗层深度见下表 气体氮碳共渗后的表面硬度和渗层深度 ⑵化合物疏松层是其必检项目。共5级，一般零件1-3级合格，重要零件1-2级合格。 四、软氮化和硬氮化之间的比较： 1、渗层组织：软氮化后的渗层组织与气体氮化相似，由化合物层和扩散层组成。但由于软氮化表面层中没有ξ相，即渗层中的化合物层不是Fe2N，而是含有一定量碳的Fe3N，这种化合物的脆性较小，故一般软氮化的化合物层韧性较好(这也是标准中不检验脆性的原因)。

国内连续油管技术应用与研究现状

国内连续油管技术应用与研究现状 摘要：本文探讨了国内连续油管技术现状，此外，国内还涉足了针对CT本身的部分研究工作，如江汉机械研究所开展了“CT椭圆度恒磁检测技术及装嚣研究”和“CT缺陷综合检测传感器的磁路设计” 单元技术的研究，地面设备将继续体现作业用途、工况和道路条件的差异性与特殊性，突显其个性化。控制系统将朝着数字化和智能化方向发展，设备性能将进一步提高。 关键词：连续油管现状建议研究 国内开展连续油管技术与装备的研究与开发始于20世纪90年代初，主要由中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所承担。该所从充分调研和学习消化国外相关先进技术入手，先后开展了如下工作. 一、国内连续油管技术现状 我国引进和利用连续油管作业技术始于20世纪70年代。1977年，我国引进了第一台Bowen Oil Tools（波恩工具公司）的产品。 四川油田首先利用引进的连续油管设备进行气井小型酸化、注氮排残酸、气举降液、冲砂、清蜡等一些简单作业。大庆油田自1985年引进Hydra-Rig公司的连续油管设备以来，共在100多口井中进行了修井等多种井下作业。吐哈油田自1994年引进连续油管设备以来，每年的作业量不断增加。油管技术在我国油田已经得到认可。目前，国内共有引进连续油管作业机28台，主要分布陆地上（自走车装或大拖车装式）有大庆、胜利、中原、河南、大港、辽河、华北、四川、吉林、吐哈、塔里木等油田。海洋上（橇装式）也有少数几台。 1）广泛收集国外连续油管技术与装备的技术状况和应用情况，重点调研有关作业工艺技术，翻译、编辑和出版了《连续油管作业技术文集》一书； 2）针对塔里木油田早期引进的连续油管作业装备，学习消化该设备的使用、操作与维护，并翻译、编辑和出版了《连续油管作业机操作与维护》一书； 3）针对连续油管侧钻工艺技术，承担并完成了中国石油天然气集团公司科研项目“连续油管侧钻技术调研报告”的撰写工作； 4）对管径为32mm的连续油管作业机进行了总体设计和主要部件的详细设计； 5）1997～1998年，与塔里木油田合作，在对引进的连续油管作业井下配套工具进行学习和消化的基础上，研制了适应于Φ31.75 mm和Φ38.1 mm CTU使用的液压断开接头、双向震击器、加速器、旋转冲洗工具、拉拨工具等近l6种，已在新疆油田进行现场试验与使用；

软氮化概念基础

软氮化概念基础 氮化处理技术氮化作为热处理中的一项重要处理工艺，它有着多种形式。 每一种工艺都对应着不同的性能特点，希望在此大家谈谈自己的经验与看法，以便共同提高。 我单位的氮化处理常用的就有六种，当然了也包括了复合氮化技术。复合氮化——QPQ 这一类氮化处理的特点是：高耐磨、高抗氧化能力。它主要克服的是摩擦磨损，其抗咬合能力非常的强，接近渗硫后的效果。概念：（软）氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。 它是利用氨气或含氮原子的有机液体在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。 氮化通常利用专门设备或井式渗（氮）碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门、工具等。 氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨（一般情况下氮化后直接使用）。 由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能，保证氮化层质量。 钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。 氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多。 钢的软氮化：又名氮碳共渗；氮碳共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上氮碳共渗又称作氰化。目前以气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较广。其主要目的是提

高钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性渗氮（软氮化）的常见缺陷 一、硬度偏低 生产实践中，工件渗氮（软氮化）后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。造成硬度偏低的原因是多方面的： 设备方面：如系统漏气造成氧化； 材料：如材料选择欠佳； 前期热处理：如基体硬度太低，表面脱碳严重等； 预先处理：如进炉前的清洁方式及清洁度。 工艺方面：如渗氮（软氮化）温度过高或过低，时间短或氮势不足等等。 所以具体情况要具体分析，找准原因，解决问题。 二、硬度和渗层不均匀 装炉方式不当； 气压调节不当； 温度不均； 炉内气流不合理。 三、变形过大

连续油管作业技术的特点和应用

连续油管作业技术的特点和应用 摘要：本文探讨了连续油管国内应用和研究现状，连续油管的优点，对连续油管作业的基本技术要求进行了论述，对除垢施工技术步骤进行了论述，连续油管作业在我国油田受到普遍欢迎。 关键词：连续油管特点除垢技术 连续油管（Coiled tubing）是用低碳合金钢制作的管材，有很好的绕性，又称绕性油管，一卷连续油管长几千米。可以代替常规油管进行很多作业，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低。 1、国内应用和研究现状 我国引进和利用连续油管作业技术始于70年代，1977年，我国引进了第一台波温公司生产的连续油管作业机，在四川油田开始利用连续油管进行气井小型酸化、注氮排残酸、气举降液、冲砂、清蜡、钻磨等一些简单作业，累计进行数百口井的应用试验，取得了明显效果，积累了初步的经验，随后在全国各油田推广应用。目前，据不完全统计，国内共有引进的连续油管作业机30台左右，主要分布在四川、大庆、长庆、胜利、华北、中原、吉林、新疆、辽河、吐哈、大港、河南和克拉玛依等油田。四川、辽河、华北自引进连续油管以来累计作业井次均己超过1000井次。大庆油田自1985年引进连续油管作业装置以来，共在百余口井中进行了修井等多种井下作业，主要用于气举、清蜡、洗井、冲砂、挤水泥封堵和钻水泥塞等。吐哈油田自1993年引进连续油管作业机以来，作业井次达40～60井次，用连续油管进行测井的最大井深已达到4300m。总的来讲，国内连续油管作业机主要应用于以下几个方面：冲砂洗井、钻桥塞、气举、注液氮、清蜡、排液、挤酸和配合测试。用得比较多的是冲砂堵、气举排液和清蜡，占95%以上。连续油管作业在我国油田受到普遍欢迎。 2、连续油管的优点 作业简单，作业人员少，费用低。搬迁快，占地小，环保，占地面积是常规钻井的1/3。 起下时间短、减少停产时间，常规油管的11倍。起下钻时可以循环，封闭油管可带压作业，对地层伤害小。可选择不同尺寸的油管作水力通道.施工安全，维护方便。可以通过大斜度井。 3、连续油管作业的基本技术要求 精确的深度测量，精确的重量测量和控制，油管运动的精确控制，合适的管柱结构-台阶型，压力控制设备的额定压力大于工作的最大压力，下井的所有工具的都要有尺寸图。

软氮化

一、氮化的介绍 1、硬氮化：学名“渗氮”，也有人称为常规氮化。渗入钢表面的是单一的“氮”元素，在方法上有气体法和离子法等。对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。渗氮处理的温度通常在480~540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15~70小时，甚至更长。渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1~0.65mm，也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。 2、软氮化：学名“氮碳共渗”，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为“低温氰化”。现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。渗入钢表面的元素以“氮”为主，同时添加了“碳”。碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10~20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520~590℃）和奥氏体氮碳共渗（600~720℃），处理的时间一般为2~6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5~12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。 3、“软氮化”含义不是指获得的硬度比所谓的“硬氮化”的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。 氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2~4h），但渗层薄（一般在0.4以下），渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。 气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1丝到2丝）。 辉光离子氮化有气体氮化的优点，在0.4mm渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。 变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。 软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。 （1）软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产

硬氮化和软氮化的区别概念

氮化白亮层硬氮化表面白层不可避免地出现ε多相化合物层（Fe2--3N），脆性大，所以氮化后需将此层磨削去掉 软氮化表面的多相化合物白层中没有硬氮化白层中高脆性的Fe2N。通常白层中的Fe3N与Fe4N约占80%、碳化物约占20%。该化合物白层即为抗磨层。所以软氮化必须获得一定白亮层才算合格。 两者氮化的用处 一般氮化应用于载荷大，接触疲劳相对要求高的工件，强调深层深度。 而软氮化的作用就是渗速快，一般用于载荷小的工件，渗层要求浅。 两者氮化概念 1，硬氮化：学名‘渗氮’，也有人称为常规氮化。渗入钢表面的是单一的‘氮’元素，在方法上有气体法和离子法等。对于结构零件通常选用的钢种为含铬、钼、钛、铝等合金元素的专用钢，也有在其它钢种上进行渗氮的，例如不锈钢、模具钢等。渗氮处理的温度通常在480～540℃范围（既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值），处理的时间按照要求深度不同，一般为15～70小时，甚至更长。渗氮的着眼点是希望获得较深厚度（0.1～0.65mm,也有要求更深一些的）具有高硬度的呈弥散状的合金氮化物层（即扩散层），对于出现外表层的化合物层（白亮层）则希望尽可能的浅簿，甚至希望没有。 2，软氮化：学名‘氮碳共渗’，早期把苏联（俄罗斯）的液体法翻译为‘低温氰化’。现在国内流行的有气体法、无（低）毒液体法和离子法。渗入钢表面的元素以‘氮’为主，同时添加了‘碳’。碳的加入使表面化合物层（白亮层）的形成和性能得到某些甚至是明显的改善。这里要强调一下，和渗氮不同的地方是：氮碳共渗的着眼点是希望获得一定厚度（一般为10～20μm，也有要求20μm以上的，目前实验室里据称在碳素钢上曾经达到的厚度为110μm）硬度高、脆性小、没有或很少疏松等性能优良的白亮层，至于次表面的扩散层，按照钢种和使用要求不同虽然有时需要作某些调整，但处于次要地位了。氮碳共渗的适用广泛，几乎覆盖所有常用钢种和铸铁。以碳素钢为例，按照氮碳共渗处理的温度分为铁索体氮碳共渗（520～590℃）和奥氏体氮碳共渗（600～720℃），处理的时间一般为2～6小时，前者获得的白亮层为铁氮化合物，后者快冷后在铁氮化合物层的下面还有一层含氮奥氏体＋马氏体层（5～12μm）。为了增强和改善白亮层的性能，我国的热处理工作者还采用了在渗氮的同时又单独或组合添加硼、氧、硫、稀土等元素，做了大量的工作，并且大都不同程度的取得看得出来的效果。这种探索，至今方兴未艾，是热处理工作者孜孜以求的热点之一。 3，‘软氮化’含义不是指获得的硬度比所谓的‘硬氮化’的硬度低，而是含有简便、省事、费用低的意思。 氮化处理技术氮化作为热处理中的一项重要处理工艺，它有着多种形式。 每一种工艺都对应着不同的性能特点，希望在此大家谈谈自己的经验与看法，以便共同提高。 我单位的氮化处理常用的就有六种，当然了也包括了复合氮化技术。复合氮化——QPQ

油管防腐技术的研究及应用

油管防腐技术的研究及应用 摘要：文章在对油管腐蚀状况进行调查、研究的基础上，总结出了油管腐蚀的一般规律和腐蚀的典型性，并在对腐蚀的类型、机理以及对腐蚀的影响因素的研究基础上，提出了有效的防腐工艺技术措施，这对于提高油气田的防腐工艺技术水平有一定的实用及参考价值。 关键词：腐蚀；油管腐蚀；油管；防腐工艺 修复油管在经过加热、清洗、探伤和试压等工序后，由于油管内外表面的油污被清洗掉，金属本体直接与空气接触，现场露天存放，腐蚀速度很快。一般经过一个小时后，内外表面便开始出现红色锈斑，随着时间的推移，腐蚀面积会逐步扩大，一周以后，金属表面裸露处将大面积腐蚀，伴有铁红色锈沫出现。时间再往后延长，腐蚀向深度扩展，原来未裸露的部分，出现内部腐蚀，形成锈皮脱落，导致修复油管不能下井使用，只能再次修复后使用。因此，正确认识油管防腐知识，增加油管使用年限，是一项急需而重要的工作，它直接关系着原油生产能否正常进行。 1腐蚀因素分析 ①油管材质的影响。对中原油田采油六厂马厂、桥口及白庙油区的10口油气井油管的腐蚀资料进行了分析，它表明在同种情况下，油管材质不同，油管受腐蚀的程度也会有所不同。从油管材质的化学成分分析来看，我们发现油管材质中铬含量增加，会增加油管表面钝化膜的稳定性，而钼含量的增加，会减少Cl-的破坏作用，从而使油管的耐点蚀性能增强。 ②H2S、Cl-、CO2的影响。对发生腐蚀油气井的腐蚀环境及腐蚀因素进行分析后可以看出，油管在使用过程中，受腐蚀性气体H2S、CO2、Cl-和硫酸盐还原菌（SRB）等共同作用发生腐蚀。 ③腐蚀类型的影响。油管在含酸气气井的腐蚀属电化学腐蚀。即：金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，在金属表面出现阳极和阴极区，阳极和阴极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微电池，电化学腐蚀就是通过这些阳极和阴极区反应过程进行的。 H2S在溶解在水中立即电离，使水有酸性，同时对油管产生电化学腐蚀，它的反应式表示为: H2S=H++HS-，HS-=H++S2-。阳极反应:Fe-2e→Fe2+；阴极反应:2H++2e→H2；阳极反应产物:Fe2++S2-→FeS↓。 电化学腐蚀阳极反应的产物是硫化铁，它与油管表面的粘结差、易脱落、易氧化，对油气井的正常生产有着严重的危害。

软氮化热处理

软氮化热处理 为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。 1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的白亮层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3(C，N)所组成，次层为的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。 软氮化具有以下特点：(1)、处理温度低，时间短，工件变形小。(2)、不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可进行软氮化处理。工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。 3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。 4、由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具(如：高速钢刀具)等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。

电化学与油管防腐

特殊油气藏油田化学前沿技术 文献综述 题目：电化学沉积技术在油管防腐中的应用 学号： 姓名： 完成日期：

电化学沉积技术在油管防腐中的应用 1油管的腐蚀 金属和它所处的环境介质之间发生化学或电化学作用而引起金属的变质或损坏称为金属的腐蚀[1]。基本的腐蚀类型有:化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指在电解质存在的环境中，受氧化物质的直接作用，在金属表面发生化学反应，使结构受到损坏。电化学腐蚀是指金属和外部介质发生了电化学反应，在反应过程中，有隔离的阴极区和阳极区，电子通过金属由阴极区流向阳极区[2]。电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于电化学腐蚀过程中有电流产生，金属以离子形式进入电解质溶液中。 随着石油天然气勘探开发的发展，油气开采面临的环境越来越恶劣，特别是高含二氧化碳、硫化氢及元素硫等含硫组分的油气田的相继出现，使得油管的腐蚀、结蜡、结垢等问题也越来越突出。油管的工作环境十分恶劣，其使用寿命和性能严重影响勘探开发和油气田经营效益，对于含硫气田，还有可能导致重大安全事故和环境问题。所以对油管的腐蚀机理和防腐蚀技术的研究显得十分重要[3]。 油气田开发过程中，井内的腐蚀性组分主要有硫化氢及元素硫等含硫组分、二氧化碳、高氯离子含量地层水、硫酸盐及硫酸盐还原菌，建井和井下作业中引入的氧或其它酸性材料（如酸化作业）[4]。 由热力学规律可知，大多数从矿物中提炼出来的金属具有趋于低能量状态的倾向。金属转化成低能量氧化物的过程称为腐蚀[5, 6]。在常温下大多数通用工程材料的腐蚀从性质上说是一个电化学过程。腐蚀过程包括金属丢失电子（氧化）［式（1-1）］和消耗这些电子的还原反应（如氧、水的还原）［式（1-2）和式（1-3）］[7]： 通常，腐蚀发生时必须同时进行氧化反应和还原反应，以保持电中性。否则，如在金属和电解质溶液的界面堆积大量的负电荷，腐蚀过程就会停止。 1.1H2S腐蚀 干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，H2S只有溶解在水溶液中才具有腐蚀性，在0.1 MPa，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度约2 983 mg/L。H2S溶于水便立即电离，释放出的氢离子极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解而导致腐蚀。阳极反应生成的腐蚀产物硫化铁（Fe x S y）通常是一种有缺陷的结构，在钢铁表面的附着力差，易脱落。且Fe x S y还具有导电性，电位较高，可作为阴极与钢铁基体构成一个活性微电池，对钢铁继续进行腐蚀。 含硫化氢的石油天然气管道中常见的腐蚀类型有 3 种：（1）硫化物应力破裂（Sulfide Stress Cracking，简称SSC），（2）氢诱发裂纹（Hydrogen Induced Cracking，简称HIC）、氢鼓泡（Hydrogen Blistering，简称HB）和应力促使氢诱发裂纹（Stress Oriented HIC，简称SOHIC）和（3）电化学失重腐蚀，有均匀腐蚀、点腐蚀等[8]。 1.2CO2腐蚀 干燥的CO2 本身不具腐蚀性，但CO2 易溶于水、凝析油和原油中。CO2 溶于水中反应生成HCO3-和CO32-，后者会与铁发生电化学腐蚀反应，生成碳酸亚铁。其腐蚀现象主要有

关于石油油管防腐预处理工艺分析

关于石油油管防腐预处理工艺分析 发表时间：2020-04-08T09:01:05.580Z 来源：《基层建设》2019年第31期作者：马海霞 [导读] 摘要：对油管进行防腐处理采用的磨料射流工艺，是以高压水射流技术的基础上研发而来的。 新疆克拉玛依市科能防腐技术有限责任公司 摘要：对油管进行防腐处理采用的磨料射流工艺，是以高压水射流技术的基础上研发而来的。在油田生产过程中，使用的油管经常会受到腐蚀，导致油管报废无法正常使用，这会增加油田企业的更换油管的频率，直接提升油田企业的运行成本。采用磨料射流工艺对油管进行防腐预处理，根据油田常用的油管型号，根据射流的水力参数、喷头结构、材料布置等优化和完善防腐预处理技术，进而建设成一条油管防腐预处理生产线，有效缓解油田油管出现报废，导致石油运输质量和效率下降产生的压力。 关键词：石油油管；防腐；预处理 1 磨料射流油管表面预处理原理 对油管表面进行防腐预处理，油管的内外表面，经过除油、除锈等操作后，在表面通过化学反应生成防锈涂层，以此提高油管的防腐性能。与传统的防腐预处理工艺相比，磨料射流油管防腐预处理工艺，操作较为简单。采用磨料射流油管表面防腐预处理工艺，将防腐物质以硬质颗粒的形态，通过高压水射流喷涂到油管的内外表面。在进行防腐材料喷涂过程中，将混合均匀并且合适浓度的硬质磨料，通过喷头高速喷涂到油管表面，既能将油管表面原有的油污、锈蚀层清理干净，同时将防腐蚀材料喷涂到油管内外表面，进而完成油管的防腐蚀预处理操作。 2 工艺流程及装置组成 磨料射流防腐预处理工艺，工作流程如下：一，配置浓度合适的磨料，调整好高压水压力；二，对油管的外表面进行清洗时，应提前旋转油管前进角度；三，对油管外表面进行防锈清洗，做好油管保护工作；四，对油管上的储料架以及管内表面进行清洗；五，将3根油管上定位旋转机，进入到油管内表面开始清洗操作；六，对油管上储料架内表面再次进行清洗；七，将油管放入到防锈槽内，对油管的表面进行钝化处理；八，将油管拔出出液槽，将油管表面的残留液进行清理，即可完成防腐预处理。 该防腐预处理工艺操作的装置，由许多系统和设备组成，其中系统分为磨料循环系统、上下料以及传输系统、水循环净化系统以及防锈处理系统。该装置有多种设备组成，主要包括总电气控制室、油管外表面喷射清洗装置、清水补充阀、磨料浓度调节器以及新磨料填加装置等。 3 对关键的技术问题进行讨论 3.1 磨料射流工作方式 磨料射流工作方式有两种，一种为磨料水射流式，另一种为磨料浆体射流式。另外根据磨料水射流混合方式的变化，衍生出两种磨料水射流方式，一种为前混式磨料水射流式，另一种为后混式磨料水射流式。进行油管防腐预处理时，采用磨料水射流式，将防腐材料进行充分的研磨，并在材料中加入多种物质，最后在水的混合下形成防腐浆体，将浆体通过高压泵，受到高压作用后从喷嘴喷射到油管表面。改造方法对于配置的浆体有较高的要求，一般应用在切割以及抛光等油管表面使用。采用磨料水射流式，磨料会与高压水相互融合，形成混合浆体后喷涂在油管表面。 3.1.1 前混式磨料水射流 前混式磨料水射流式，是将水和磨料提前混合后，进入到高压管内，受到高压水流作用后产生水射流，对油管的表面的进行防腐预处理。前混式磨料水射流式通常会采用两种加压防腐，第一种是将水和磨料放入到混合磨料设备内进行充分的搅拌，将搅拌后的浆体经过高压砂泵，运送至喷嘴设备进行防腐预处理。第二种是在高压容器内放入磨料，高压泵升高清水的压力，通过加砂控制装置与磨料进行充分的混合，然后将混合后的浆体通过高压管线运送至喷嘴进行防腐预处理。在采用第一种防腐进行油管防腐预处理时，磨料和水都会保持在较高的喷射速度，可以对油管表面进行充分的清洗，但是该方法只能持续较短的时间进行预处理，只有通过加压的方法，才能延长处理时间，一旦增加压力，会缩短高压砂泵泵头的使用寿命，需要经常更换该装置才能保证处理正常的进行。采用第二种方法进行防腐预处理时，为保证处理工作连续进行，需要不断更换加砂容器，但是会出现不安全情况，影响到方法预处理的正常进行。 3.1.2 后混式磨料水射流 采用后混式磨料水射流方式，将磨料放入到磨料箱进行研磨后，与高压水管喷射出的清水在混合腔内进行混合，随后在磨料喷嘴将混合后的浆体喷涂到油管的表面。在上述处理过程中，磨料和清水进入到混合腔内受到的压力不同，会在混合腔内使磨料和水产生混乱的搅动状态，导致磨料与水无法形成水射流中心，即便喷涂到油管表面，无法产生较高的喷涂效率，油管表面的防腐预处理未能产生良好的效果。但是，该种方法可以进行连续处理，许多油管表面防腐预处理都采用后混式磨料水射流式。 3.1.3 喷头结构 采用后混式磨料水射流式进行油管表面防腐预处理，喷头是重要的组成部分，组成喷头结构使用的设备包括水射流喷嘴、混合室以及磨料射流喷嘴等。另外，水射流股数的不同，使用的喷头种类也不同，如单股和多股射流喷头，而磨料输入方式的不同，喷头氛围侧进式、中进式以及切向进给式。现阶段使用的喷头类型，应用较为广泛的为单射磨料侧进式、多射流磨料中进式以及外混合式磨料射流喷头。在对油管表面进行长期的防腐预处理过程中，研究人员研制出多射流磨料中进且带准直管喷头，并且获得良好的预处理效果。为保证喷头在使用时不会发生堵塞情况，在对喷嘴清洗时，应根据喷嘴的规格制定清洗方案，以便充分彻底的清洗喷头结构，以此延长喷头的使用寿命。 3.1.5 水的循环及净化 在对油管表面进行防腐预处理时，应使用清洁度高的水质，避免水中的杂质堵塞高压泵、调压阀等装置，影响到防腐预处理工作正常进行。为保证预处理使用的水洁净度较高，需要在装置内加装水净化循环系统，既能保证水的清洁度，还能避免水资源大量的浪费。 3.2 技术参数 对磨料的射流切割以及清洗能力产生影响的因素，主要体现在5个方面：第一，使用大流量喷头装置，可提升防腐预处理质量的同时，还能快速完成设备的清洗工作；第二，应保证喷距与移动速度都在最佳的状态，减少其它因素由于变化产生的影响；第三，保质组理想的喷射角度；第四，选择合适的磨料类型，才能保证磨料装置的喷涂以及清洗获得良好的效果；第五，控制磨料流量和粒度。

气体氮化炉

浅析气体氮化工艺 往氮化炉内不锈钢真空密封罐中通入氨气，加热到520℃，保持适当的时间，根据工件材质和渗层要求3-90小时不等，使渗氮工件表面获得含氮强化层，得到高硬度，高耐磨性，高疲劳极限和良好的耐磨性。 操作方法： 1.渗氮前的模具必须是先经过正火或调质处理过的工件。 2.先用汽油和酒精擦洗工件表面，不得有锈斑、油污、脏物存在。 3.装入炉内后，对称拧紧炉盖压紧螺栓。 4.将炉罐和炉盖进水口通入冷却水进行循环水冷。炉盖上管道外水套下端为进水，上端为出水，炉罐单独进水，单独排水，炉盖所有水管可按低进高出原则串联，由一个口进水，一个口排水。 5.升温前应先送氮气排气，排气时流量应比使用时大一倍以上。 排气10分钟后，将控温仪表设定到150℃，自动加热开关拨向开，边排气边加热150℃保持2h排气，再将控温仪表设定到530℃，把氨气流量调小，保持炉内正压，排气口有较小气流向上的压力，当炉温升到530℃时，恒温恒流渗氮3-20h，再将氨气压力调大一点，让排气维持适中压力，渗氮4-70h，再将氨气压力调小，退氮1-2h，切断电源，停止加热，给少量氨气，使炉内维持正压，待炉温降到150℃以下方可停止供氨出炉。 软氮化热处理 为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺。 软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。 1、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产中应用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。 气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 2、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米

连续油管项目

连续油管技术是当前国际上先进的作业技术，该项技术能实现在不动管柱条件下的油、套管内各种井下作业，并能完成许多传统设备不能完成的特殊作业。连续油管作业机尺寸小，运移快、安装就位方便。我国连续油管作业系统的应用还处于起步阶段，与之配套的技术和工具更是处于空白。 我司将在国外研究的基础上，结合HALLIBURTON、SCHLUMBERGER、BJ SERVICES等实际作业的经验和钻井作业发展的现状，围绕深部钻采基础理论与工程实践，进一步开展系统研究，填补国内空白，主要内容如下： （1）连续油管作业系统的研究与开发 注入头系统的研究与开发 不断提高注入头的举升与起下能力，以适应深井开发的需求；根据油管的物理 性能，对注入头结构不断改善，以尽量减少油管的损伤，延长油管的寿命。 滚筒 不断改善CID系统的设计，达到轻量化、多功能化，以减少作业及运输的难度 与成本，增加设备的通用性 液压动力装置 寻找国产化的解决方案，利用国内的资源，降低成本 控制室 提高信息化程度，开发DCS控制系统，减少人工操作量，向智能化发展。 （2）井下钻具组合的研究与开发 随着我国油田开发进入中后期，连续油管钻井的需求与日俱增。 稳斜钻具组合 研制适合于连续油管钻井的稳斜钻具组合，重点解决容积式马达的内漏问题， 实现全面国产化。 造斜钻具组合 研制适合于连续油管钻井的造斜钻具组合，发展新型定向工具和调弯外壳，达 到全向自由调整，实现全面国产化 （3）辅助设备的研究与开发 井控系统 70Mpa静压力的旋转控制接头 70Mpa静压力的地面分离装置 完善的卸扣橡胶设计和组成 自动节流体系 能应付大量产出液、钻屑和钻井液的地面分离系统 钻井液循环及固控系统

氮化处理技术

氮化處理技術 氣體滲氮在1923年左右，由德國人Fry首度研究發展並加以工業化。由於經本法處理的製品具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫，其應用範圍逐漸擴大。例如鑽頭、螺絲攻、擠壓模、壓鑄模、鍜壓機用鍜造模、螺桿、連桿、曲軸、吸氣及排氣活門及齒輪凸輪等均有使用。 一、氮化用鋼簡介 傳統的合金鋼料中之鋁、鉻、釩及鉬元素對滲氮甚有幫助。這些元素在滲氮溫度中，與初生態的氮原子接觸時，就生成安定的氮化物。尤其是鉬元素，不僅作為生成氮化物元素，亦作為降低在滲氮溫度時所發生的脆性。其他合金鋼中的元素，如鎳、銅、矽、錳等，對滲氮特性並無多大的幫助。一般而言，如果鋼料中含有一種或多種的氮化物生成元素，氮化後的效果比較良好。其中鋁是最強的氮化物元素，含有0.85～1.5％鋁的滲氮結果最佳。在含鉻的鉻鋼而言，如果有足夠的含量，亦可得到很好的效果。但沒有含合金的碳鋼，因其生成的滲氮層很脆，容易剝落，不適合作為滲氮鋼。 一般常用的滲氮鋼有六種如下： （1）含鋁元素的低合金鋼（標準滲氮鋼） （2）含鉻元素的中碳低合金鋼SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。

（3）熱作模具鋼（含約5％之鉻）SAE H11 （SKD –61）H12，H13 （4）肥粒鐵及麻田散鐵系不鏽鋼SAE 400系 （5）奧斯田鐵系不鏽鋼SAE 300系 （6）析出硬化型不鏽鋼17 - 4PH，17 –7PH，A –286等 含鋁的標準滲氮鋼，在氮化後雖可得到很高的硬度及高耐磨的表層，但其硬化層亦很脆。相反的，含鉻的低合金鋼硬度較低，但硬化層即比較有韌性，其表面亦有相當的耐磨性及耐束心性。因此選用材料時，宜注意材料之特徵，充分利用其優點，俾符合零件之功能。至於工具鋼如H11（SKD61）D2（SKD –11），即有高表面硬度及高心部強度。 二、氮化處理技術： 調質後的零件，在滲氮處理前須澈底清洗乾淨，茲將包括清洗的滲氮工作程序分述如下： （1）滲氮前的零件表面清洗 大部分零件，可以使用氣體去油法去油後立刻滲氮。但在滲氮前之最後加工方法若採用拋光、研磨、磨光等，即可能產生阻礙滲氮的表面層，致使滲氮後，氮化層不均勻或發生彎曲等缺陷。此時宜採用下列二種方法之一去除表面層。第一種方法在滲氮前首先以氣體去油。然後使用氧化鋁粉將表面作abrasive cleaning 。第二種方法即將表面加以磷酸皮膜處理（phosphate coating）。

气体氮化

与渗氮区别主要是： 1.在一定温度下向试件表面渗入氮、碳，以渗氮为主，但非单纯渗氮。 2.处理时间比氮化短。 3.其表面白层相比渗氮白层而言脆性要小。 4.软氮化应用的材料比较广泛。 5软氮化比普通氮化周期短，温度略低，因此变形更小，但硬度和氮化层厚度略差，且气体软氮化无毒 氮化处理又称为扩散渗氮。气体渗氮在1923年左右，由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温，其应用范围逐渐扩大。例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。 一、氮化用钢简介 传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5％铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。 一般常用的渗氮钢有六种如下： （1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢） （2）含铬元素的中碳低合金钢SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。（3）热作模具钢（含约5％之铬）SAE H11 （SKD – 61）H12，H13 （4）肥粒铁及麻田散铁系不锈钢SAE 400系 （5）奥斯田铁系不锈钢SAE 300系 （6）析出硬化型不锈钢17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等 含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特徵，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。 二、氮化处理技术： 调质后的零件，在渗氮处理前须彻底清洗干净，兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下：（1）渗氮前的零件表面清洗 大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphate coating）。 （2）渗氮炉的排除空气 将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。 排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。

氮化处理

氮化处理 氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。 目录 1简介 2技术流程 1. 2.1 渗氮前的零件表面清洗 2. 2.2 渗氮炉的排除空气 3. 2.3 氨的分解率 4. 2.4 冷却 3气体氮化 4液体氮化 5离子氮化 6相关标准 1简介 传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中，与初生态的氮原子接触时，就生成安定的氮化物。尤其是钼元素，不仅作为生成氮化物元素，亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素，如镍、铜、硅、锰等，对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言，如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素，氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素，含有0.85～1.5%铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言，如果有足够的含量，亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢，因其生成的渗氮层很脆，容易剥落，不适合作为渗氮钢。 一般常用的渗氮钢有六种如下： （1）含铝元素的低合金钢（标准渗氮钢） （2）含铬元素的中碳低合金钢SAE 4100，4300，5100，6100，8600，8700，9800系。 （3）热作模具钢（含约5%之铬）SAE H11 （SKD – 61）H12，H13 （4）铁素体及马氏体系不锈钢SAE 400系 （5）奥氏体系不锈钢SAE 300系

（6）析出硬化型不锈钢17 - 4PH，17 – 7PH，A – 286等 含铝的标准渗氮钢，在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层，但其硬化层亦很脆。相反的，含铬的低合金钢硬度较低，但硬化层即比较有韧性，其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时，宜注意材料之特征，充分利用其优点，俾符合零件之功能。至于工具钢如H11（SKD61）D2（SKD – 11），即有高表面硬度及高心部强度。 2技术流程 渗氮前的零件表面清洗 大部分零件，可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。部分零件也需要用汽油清洗比较好，但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等，即可能产生阻碍渗氮的表面层，致使渗氮后，氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrasive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理（phosphate coating）。 渗氮炉的排除空气 将被处理零件置于渗氮炉中，并将炉盖密封后即可加热，但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。 排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体，及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。 排除炉内空气的要领如下： ①被处理零件装妥后将炉盖封好，开始通无水氨气，其流量尽量可能多。 ②将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热（注意炉温不能高于150℃）。 ③炉中之空气排除至10%以下，或排出之气体含90%以上之NH3时，再将炉温升高至渗氮温度。 氨的分解率 渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行，但初生态氮的产生，即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。 虽然在各种分解率的氨气下，皆可渗氮，但一般皆采用15～30%的分解率，并按渗氮所需厚度至少保持4～10小时，处理温度即保持在520℃左右。

汽车曲轴的软氮化技术

汽车曲轴的软氮化技术 为提高曲轴的疲劳强度，许多曲轴生产厂采用了气体软氮化技术（气体软氮化是一种由液体软氮化发展起来的、化学热处理工艺,其实质是以渗氮为主的低温碳氮共渗。它的特点是处理温度低、时间短,工件变形小,质量稳定,不受钢种限制,能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能,同时还能解决液体软氮化中的毒性问题,避免了公害,因而劳动条件好。此外,设备和操作都简单,容易推广。其基本原理是气体软氮化的原理是在530°～580℃的气氛中产生2CO →[C]+CO_2(渗碳)及2NH3→2[N]+3H_2(氮化)反应,使钢铁表面形成氮化物或碳 氮化物。），其中采用这项技术以山东曲轴总厂、潍坊柴油机厂、重汽集团复强动力公司等为典型代表。仅山东曲轴总厂，就拥有连续软氮化生产设备及5-2 型气体软氮化设备近10多台。而重汽集团复强动力公司设备能力达到技术国内最先进、功率最大、装炉量最多，同时比同行业设备更具有节能环保效应。 目前，国内生产曲轴所采用的典型材料为45钢和42CrMoTi。 曲轴气体软氮化与处理其他软氮化零件相类似，其氮化工艺过程一般要经过前清洗、升温、保温、冷却、后清洗等5个阶段，包括出装炉。不同的厂家在气体软氮化工艺上略有不同。 1.前清洗工艺 待处理零件装炉前应通过清洗使零件表面清洁无油，目前采用的主要清洗方法主要有下列方式：高温蒸汽加清洗剂洗涤然后加高温蒸汽漂洗涤、自动清洗机清洗、汽油擦洗。 清洗的好坏将直接影响曲轴的处理质量和延长处理周期。如果曲轴表面脏，处理后的曲轴表面附着很多碳黑，既影响产品外观又影响产品质量。经改进清洗工艺后，处理质量大大提高。据实际经验来看，表面清洁易形成连续的厚度较为均匀的化合物层，反之则不易形成连续和厚度均匀的化合物层。而在气体软氮化时化合物层对硬度、耐磨及抗疲劳性能有较大贡献。本文的第三种方式是在生产条件不具备时的变通方法，仅适用于小规模清洗。 2.预氧化工艺 为保证零件性能的综合要求，在气体软氮化之前一般还需要进行预先热处理，气体软氮化的预热温度一般取400～490℃，保温1h左右，去除工件表面油污、