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1、(10)申请公布号 CN 103422081 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103422081 A *CN103422081A* (21)申请号 201210149191.9 (22)申请日 2012.05.15 C23C 22/07(2006.01) C23C 22/78(2006.01) C23C 22/82(2006.01) (71)申请人 中国石油集团渤海石油装备制造有 限公司 地址 300280 天津市大港区大港油田红旗路 申请人 渤海石油装备 （天津） 中成机械制造 有限公司 (72)发明人 李明谦 李连强 韩俊敏 邢剑 龚源 马昌伟 殷丙山 沈欢 王增良 马。
2、飞 陈桥 李艳霞 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 唐维宁 (54) 发明名称 钻铤中温磷化工艺及其磷化设备 (57) 摘要 一种钻铤中温磷化工艺及其磷化设备。为了 提高钻铤工件两端螺纹的磷化质量， 改变现有的 常温手刷磷化工艺出现的磷化前处理和后处理不 完全， 工艺不稳定的现状， 本发明工艺步骤为 ： 脱 脂冷水洗酸洗冷水洗磷化热水洗脱 水封闭涂油 ； 磷化设备的8个固定浸渍槽 （1） 并 排依次放置， 固定浸渍槽 （1） 配置有槽液加热总 成 （2） 、 供水装置 （6） 、 槽液循环系统 （5） 、 废气排 风系统 （3） 、 电控系统 （。
3、8） ； 在固定浸渍槽 （1） 的轴 线延长线上安装有固定支架 （4） 和自由支架 （9） 。 其有益效果是工艺规范有序， 操作简单， 工艺流程 稳定， 加工质量大幅提高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103422081 A CN 103422081 A *CN103422081A* 1/2 页 2 1. 一种钻铤中温磷化工艺， 其特征是 ： 工艺步骤为 ： 脱脂冷水洗酸洗冷水洗磷化热水洗脱水封闭涂油 ； 具体为 ： 脱脂 ：。
4、 温度 60 70， 时间 5 8 分钟 ； 冷水洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 酸洗 ： 温度 15 25， 时间 5 10 分钟 ； 冷水洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 磷化 ： 温度 40 50， 时间 10 15 分钟 ； 热水洗 ： 温度 70 80， 时间 30 秒 ； 清洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 封闭涂油 ： 温度 70 80 ； 1 2 分钟。 2. 一种采用权利要求 1 所述钻铤中温磷化工艺的磷化设备， 包括固定浸渍槽， 其特征 是 ： 8 个固定浸渍槽 （1） 并排依次放置， 固定浸渍槽 （1） 配置有槽液加热总成 （2。
5、） 、 供水装置 （6） 、 槽液循环系统 （5） 、 废气排风系统 （3） 、 电控系统 （8） ； 在固定浸渍槽 （1） 的轴线延长线上安装有固定支架 （4） 和自由支架 （9） 。 3. 根据权利要求 2 所述磷化设备， 其特征是 ： 所述固定浸渍槽 （1） 包括工作槽 （21） 和主槽 （22） ， 主槽 （22） 为工作槽 （21） 提供循环 水， 工作槽 （21） 用于放入磷化工件 ； 工作槽 （21） 位于主槽 （22） 的上方 ； 工作槽 （21） 槽体上端面有向槽内补入液体的注水 口 ； 主槽 （22） 通过管道 （23） 与工作槽 （21） 连通， 管道 （23） 上安装有。
6、水泵 （24） 和阀门 （25） 组成槽液循环系统 （5） ； 工作槽 （21） 、 主槽 （22） 槽体后端部距上端面 100 150mm 处有溢流槽， 用于保持液面 高度和排除液面漂浮污物 ； 工作槽 （21） 、 主槽 （22） 的槽底部呈前高后低状， 槽体后端设有排污口， 用于排放槽体 内污物。 4. 根据权利要求 3 所述磷化设备， 其特征是 ： 所述 8 个固定浸渍槽 （1） 依次为脱脂槽 （11） 、 冷水洗槽 （12） 、 酸洗槽 （13） 、 冷水洗槽 （14） 、 磷化槽 （15） 、 热水洗槽 （16） 、 清洗槽 （17） 、 封闭涂油槽 （18） ； 所述脱脂槽 （1。
7、1） 、 酸洗槽 （13） 、 磷化槽 （15） 的槽液循环系统 （5） 配置的水泵 （24） 为化 工循环水泵 ； 所述冷水洗槽 （12） 、 冷水洗槽 （14） 、 清洗槽 （17） 的槽液循环系统 （5） 配置的水泵 （24） 为清水泵 ； 所述热水洗槽 （16） 的槽液循环系统 （5） 配置的水泵 （24） 为热水泵 ； 所述封闭涂油槽 （18） 配置的水泵 （24） 为气动隔膜泵。 5. 根据权利要求 3 所述磷化设备， 其特征是 ： 所述固定浸渍槽 （1） 的工作槽 （21） 内安 装有密封装置 （7） ， 密封装置 （7） 的密封板 （20） 垂直于工件轴线放置， 密封板 （20。
8、） 选用厚度 为 10 20mm 的橡胶板， 密封板 （20） 内径大于工件直径 6 8mm， 用于工件放于工作槽 （21） 权 利 要 求 书 CN 103422081 A 2 2/2 页 3 内磷化时， 防止槽中液体溢流出工作槽 （21） 。 6.根据权利要求2所述磷化设备， 其特征是 ： 所述供水装置 （6） 包括供水主管路1套以 及 8 个固定浸渍槽 （1） 分别配置的供水分管路 8 套， 8 套分管路与主管路并联， 主管路和分 管路上均安装有阀门。 7. 根据权利要求 4 所述磷化设备， 其特征是 ： 所述磷化槽 （15） 的槽液加热总成 （2） 为 特氟龙涂层电加热器， 用于磷化槽。
9、槽液体加热 ； 所述脱脂槽 （11） 、 热水洗槽 （16） 、 封闭涂油 槽 （18） 的槽液加热总成 （2） 配置的是不锈钢电加热器用于槽液体加热。 8.根据权利要求7所述磷化设备， 其特征是 ： 所述电控系统 （8） 用于控制槽液循环系统 （5） 的水泵 （24） 启动与关闭 ； 所述电控系统 （8） 根据设定温度自动控制槽液加热总成 （2） 的电加热器。 9. 根据权利要求 3 所述磷化设备， 其特征是 ： 对应所述 8 个固定浸渍槽 （1） 的 8 组固定支架 （4） 为 “U” 型，“U” 型槽与固定浸渍槽 （1） 的工作槽 （21） 同轴并且高度相等 ； 固定支架 （4） 的前方。
10、安装有自由支架 （9） ； 所述工作槽 （21） 上安装有可拆卸保护架 （27） ， 可拆卸保护架 （27） 由槽钢制作， 顶面高 于工作槽 （21） ， 防止磷化工件撞击工作槽 （21） 。 10. 根据权利要求 2 所述磷化设备， 其特征是 ： 所述废气排风系统 （3） 安装在固定浸渍 槽 （1） 的后面， 废气排风系统 （3） 的吸风罩 （26） 位于 8 个固定浸渍槽 （1） 的上方。 权 利 要 求 书 CN 103422081 A 3 1/4 页 4 钻铤中温磷化工艺及其磷化设备 技术领域 0001 本发明涉及一种钻铤中温磷化工艺， 尤其是涉及一种钻铤中温磷化工艺及其磷化 设备， 。
11、依靠稳定的工艺流程， 实现钻铤两端螺纹的稳定磷化， 提高磷化工件的耐腐蚀性和表 面质量。 背景技术 0002 钻铤是油气开采钻井作业所必备的， 安装于钻柱的工件， 属于长轴工件。 为了提高 钻铤工件两端螺纹的磷化质量， 改变现有的常温手刷磷化工艺出现的磷化前处理和后处理 不完全， 工艺不稳定的现状， 发明研究了一种产品结构规范有序， 操作简单， 工艺流程稳定 的一种中温磷化设备， 实现了操作简单、 有序， 加工质量大幅提高， 使用寿命提高。 发明内容 0003 为了提高钻铤工件两端螺纹的磷化质量， 改变现有的常温手刷磷化工艺出现的磷 化前处理和后处理不完全， 工艺不稳定的现状， 本发明提供一种。
12、中温磷化设备。 0004 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0005 钻铤中温磷化工艺的步骤为 ： 0006 脱脂冷水洗酸洗冷水洗磷化热水洗脱水封闭涂油 ； 0007 具体为 ： 0008 脱脂 ： 温度 60 70， 时间 5 8 分钟 ； 0009 冷水洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 0010 酸洗 ： 温度 15 25， 时间 5 10 分钟 ； 0011 冷水洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 0012 磷化 ： 温度 40 50， 时间 10 15 分钟 ； 0013 热水洗 ： 温度 70 80， 时间 30 秒 ； 0014 清洗 ： 温度 。
13、15 25， 时间 30 秒 ； 0015 封闭涂油 ： 温度 70 80 ； 1 2 分钟。 0016 实施上述钻铤中温磷化工艺的磷化设备， 8 个固定浸渍槽并排依次放置， 固定浸渍 槽配置有槽液加热总成、 供水装置、 槽液循环系统、 废气排风系统、 电控系统 ； 在固定浸渍槽 的轴线延长线上安装有固定支架和自由支架。 0017 固定浸渍槽包括工作槽和主槽， 主槽为工作槽提供循环水， 工作槽用于放入磷化 工件 ； 工作槽位于主槽的上方 ； 工作槽槽体上端面有向槽内补入液体的注水口 ； 主槽通过 管道与工作槽连通， 管道上安装有水泵和阀门组成槽液循环系统。 工作槽、 主槽槽体后端部 距上端面 。
14、100 150mm 处有溢流槽， 用于保持液面高度和排除液面漂浮污物 ； 工作槽、 主槽 的槽底部呈前高后低状， 槽体后端设有排污口， 用于排放槽体内污物。 0018 固定浸渍槽共有 8 个， 依次为脱脂槽、 冷水洗槽、 酸洗槽、 冷水洗槽、 磷化槽、 热水洗槽、 清洗槽、 封闭涂油槽。其中 ： 脱脂槽、 酸洗槽、 磷化槽的槽液循环系统配置的水泵 说 明 书 CN 103422081 A 4 2/4 页 5 为化工循环水泵 ； 冷水洗槽、 冷水洗槽、 清洗槽的槽液循环系统配置的水泵为清水泵 ； 热水洗槽的槽液循环系统配置的水泵为热水泵 ； 封闭涂油槽配置的水泵为气动隔膜泵。 0019 固定浸渍。
15、槽的工作槽内安装有密封装置， 密封装置的密封板垂直于工件轴线放 置， 密封板选用厚度为1020mm的橡胶板， 密封板内径大于工件直径68mm， 用于工件放 于工作槽内磷化时， 防止槽中液体溢流出工作槽。 0020 供水装置包括供水主管路 1 套以及 8 个固定浸渍槽分别配置的供水分管路 8 套， 8 套分管路与主管路并联， 主管路和分管路上均安装有阀门。 0021 磷化槽的槽液加热总成为特氟龙涂层电加热器， 用于磷化槽槽液体加热 ； 脱脂槽、 热水洗槽、 封闭涂油槽的槽液加热总成配置的是不锈钢电加热器用于槽液体加热。 0022 电控系统用于控制槽液循环系统的水泵启动与关闭 ； 电控系统根据设定。
16、温度自动 控制槽液加热总成的电加热器。 0023 对应 8 个固定浸渍槽的 8 组固定支架为 “U” 型，“U” 型槽与固定浸渍槽的工作槽 同轴并且高度相等 ； 固定支架的前方安装有自由支架 ； 工作槽上安装有可拆卸保护架， 可 拆卸保护架由槽钢制作， 顶面高于工作槽， 防止磷化工件撞击工作槽。 0024 废气排风系统安装在固定浸渍槽的后面， 废气排风系统的吸风罩位于 8 个固定浸 渍槽的上方。 0025 本发明的有益效果是， 工艺规范有序， 操作简单， 工艺流程稳定， 加工质量大幅提 高。 附图说明 0026 图 1 是本发明中钻铤中温磷化设备示意图 ； 0027 图 2 是图 1 中固定浸。
17、渍槽结构示意图 ； 0028 图 3 是图 1 的侧视图 ； 0029 图 4 是本发明中密封装置示意图 ； 0030 图 5 是本发明中固定支架示意图 ； 0031 图 6 是本发明中自由支架示意图 0032 图中 ： 1. 固定浸渍槽， 2. 槽液加热总成， 3. 废气排风系统， 4. 固定支架， 5. 槽液 循环系统， 6. 供水装置， 7. 密封装置， 8. 电控系统， 9. 自由支架， 11. 脱脂槽， 12. 冷水洗槽 ， 13. 酸洗槽， 14. 冷水洗槽， 15. 磷化槽， 16. 热水洗槽， 17. 清洗槽， 18. 封闭涂油槽， 19. 密封板插槽， 20. 密封板， 21。
18、. 工作槽， 22. 主槽， 23. 管道， 24. 水泵， 25. 阀门， 26. 吸风 罩， 27. 可拆卸保护架。 具体实施方式 0033 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是， 本领域技术人员应该知晓 的是， 本发明不限于所列出的具体实施方式， 只要符合本发明的精神， 都应该包括于本发明 的保护范围内。 0034 本发明钻铤中温磷化工艺的工艺步骤为 ： 0035 脱脂冷水洗酸洗冷水洗磷化热水洗脱水封闭涂油 ； 0036 具体为 ： 说 明 书 CN 103422081 A 5 3/4 页 6 0037 脱脂 ： 温度 60 70， 时间 5 8 分钟 ； 0038 冷水洗 ：。
19、 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 0039 酸洗 ： 温度 15 25， 时间 5 10 分钟 ； 0040 冷水洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 0041 磷化 ： 温度 40 50， 时间 10 15 分钟 ； 0042 热水洗 ： 温度 70 80， 时间 30 秒 ； 0043 清洗 ： 温度 15 25， 时间 30 秒 ； 0044 封闭涂油 ： 温度 70 80 ； 1 2 分钟。 0045 参见附图 1， 为了便于描述， 以固定浸渍槽 1 为基点， 图中右侧为前、 左侧为后。采 用本发明钻铤中温磷化工艺的磷化设备包括固定浸渍槽 1、 槽液加热总成 2、 废。
20、气排风系统 3、 槽液循环系统 5、 供水装置 6、 密封装置 7、 电控系统 8， 以及固定支架 4 和自由支架 9。 0046 根据钻铤中温磷化的工艺步骤需要， 磷化设备共有 8 个固定浸渍槽 1， 分别为脱脂 槽11、 冷水洗槽12、 酸洗槽13、 冷水洗槽14、 磷化槽15、 热水洗槽16、 清洗槽17、 封闭涂 油槽 18 ； 上述 8 个固定浸渍槽 1 并排依次放置。 0047 参见附图 2。固定浸渍槽 1 包括工作槽 21 和主槽 22， 工作槽 21 位于主槽 22 的上 方 ； 工作槽 21 用于放入磷化工件， 主槽 22 为工作槽 21 提供循环水。 0048 主槽 22 。
21、通过管道 23 与工作槽 21 连通， 管道 23 上安装有水泵 24 和阀门 25 组成 槽液循环系统 5。脱脂槽 11、 酸洗槽 13、 磷化槽 15 的槽液循环系统 5 配置的水泵 24 为化 工循环水泵 （牌号 ： IHG40-125， 生产厂家 ： 烟台顺义泵业） ； 冷水洗槽 12、 冷水洗槽 14、 清洗槽 17 的槽液循环系统 5 配置的水泵 24 为清水泵 （牌号 ： IQG40-125， 生产厂家 ： 烟台顺 义泵业） ； 热水洗槽 16 的槽液循环系统 5 配置的水泵 24 为热水泵 （牌号 ： IRG40-125， 生产厂 家 ： 烟台顺义泵业） ； 封闭涂油槽 18 。
22、配置的水泵 24 为气动隔膜泵 （牌号 ： ISG40-125， 生产厂 家 ： 烟台顺义泵业） 。 0049 工作槽 21 的槽体上端面有向槽内补入液体的注水口。工作槽 21、 主槽 22 槽体后 端部距上端面 100 150mm 处有溢流槽， 用于保持液面高度和排除液面漂浮污物。工作槽 21、 主槽 22 的槽底部为呈前高后低状， 槽体后端设有排污口， 用于排放槽体内污物。 0050 供水装置 6 包括供水主管路 1 套以及 8 个固定浸渍槽 1 分别配置的供水分管路 8 套， 8 套分管路与主管路并联， 主管路和分管路上均安装有阀门。 0051 根据工艺需要， 在磷化槽15、 脱脂槽11。
23、、 热水洗槽16、 封闭涂油槽18上分别配置有 的槽液加热总成 2。磷化槽 15 的槽液加热总成 2 为特氟龙涂层电加热器 （生产厂家 ： 无锡 康能） ， 用于磷化槽槽液体加热。脱脂槽 11、 热水洗槽 16、 封闭涂油槽 18 的槽液加热总成 2 配置的是不锈钢电加热器 （生产厂家 ： 无锡康能） ， 用于加热槽内液体。 0052 本发明的磷化设备配置有一套电控系统 8， 用于控制槽液循环系统 5 的水泵 24 启 动与关闭 ； 根据设定温度自动控制槽液加热总成 2 的电加热器。 0053 参见附图 1。本发明的磷化设备在固定浸渍槽 1 的轴线延长线上前方 （图中的右 侧） 安装有固定支架。
24、 4 和自由支架 9。对应 8 个固定浸渍槽 1 的 8 组固定支架 4 为 “U” 型 （参见附图 5） ，“U” 型槽用于放置被磷化工件的悬空一端， 防止工件摆动。 “U” 型槽的底部通 常呈 “V” 字， 与固定浸渍槽 1 的工作槽 21 同轴并且高度相等。 0054 参见附图 6。固定支架 4 的前方安装有自由支架 9。通常支架 9 为一水平支架， 用 说 明 书 CN 103422081 A 6 4/4 页 7 于放置工件一端。 0055 参见图 4。在工作槽 21 内前端均安装有密封装置 7， 密封装置 7 的密封板 20 垂直 于工件轴线放置， 用于工件放于工作槽 21 内磷化时。
25、， 防止槽中液体溢流出工作槽 21。工作 槽 21 槽体内设置有密封板插槽 19， 密封板 20 插入密封板插槽 19 内。密封装置 7 的密封板 20 选用橡胶板， 厚度为 10 20mm。密封板 20 由上、 下 2 块组成内圆外方形， 内圆的直径大 于工件直径 6 8mm。 0056 参见附图 3。在固定浸渍槽 1 的后面安装废气排风系统 3， 废气排风系统 3 的吸风 罩 26 位于固定浸渍槽 1 的上方， 吸风罩 26 将 8 个固定浸渍槽 1 全部覆盖， 能够将 8 个固定 浸渍槽 1 工作中排放的废气排出， 有效净化工作环境。废气排风系统 3 采用单侧吸原理控 制有害气体的散发，。
26、 达到净化车间内环境及保护操作者身体健康的目的。液面散发的微腐 蚀性气体及蒸汽， 经风道由风机向高空排放 ； 吸风罩 26 及吸风风道采用不锈钢风道， 引风 机为玻璃钢风机， 烟囱为玻璃钢材料。 0057 为了防止装卸磷化工件时工件撞击工作槽 21， 可以在工作槽 21 上安装可拆卸保 护架 27。通常可拆卸保护架 27 由槽钢制作， 顶面高于工作槽 21。 0058 为了满足钻铤磷化需要， 固定浸渍槽 1 主槽 22 的尺寸 ： 1400 （长） 470 （宽） 650 （深）（上述尺寸为槽内尺寸） ， 槽体带保温层。固定浸渍槽 1 工作槽 21 的尺寸 ： 450 （长） 470 （宽） 。
27、600（深） （上述尺寸为槽内尺寸） 。 0059 固定浸渍槽 1 外形及结构如下 ： 0060 主槽 22 为长方形单体， 通常内壁采用 2.0 不锈钢板焊接而成。整体采用骨架结 构， 以保证足够的强度， 并设保温层， 厚度为 50mm， 外包 0.8 不锈钢板。槽后部设有溢流 槽， 保持液面高度和排除液面浮污。槽体上部设有注水口 , 可随时向槽内补入液体 , 每个 槽体都设有溢流口， 距槽体上口边缘约 150mm， 从而可以控制槽内液面在溢流口以下。槽底 部为倾斜结构， 设有排污口， 便于槽体内污物清理排放。 0061 工作槽21采用2.0不锈钢板焊接而成， 整体采用骨架结构， 以保证足够。
28、的强度， 4 个槽设保温层， 厚度为 50mm， 外包 0.8 不锈钢板。一侧设有牢固、 可更换密封板插槽 19 并与不同内孔直径的密封板 20 配套使用。所有工作槽 21 均设有溢流管， 并带截门控制流 量。同时根据工艺要求， 用于活化槽槽体内壁及焊缝涂环氧树脂防护层。相邻两组主槽 22 的间距大于 600 毫米， 以保证人员同行， 便于安全操作。 0062 本发明磷化设备为浸渍式磷化设备， 采用浸渍方法达到表面前处理的目的。根据 磷化处理工艺， 各工作槽内存放不同的处理液， 根据工艺需要调整好各处理液的浓度、 温 度。 0063 磷化作业时， 由起重设备将工件吊起按顺序放到不同的处理槽内进行处理， 工件 浸渍在槽内液体内， 达到工艺处理时间后， 工件吊起进入下一道工序。 0064 应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明， 本领域技术人员将能够设计很 多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。 说 明 书 CN 103422081 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103422081 A 8 2/3 页 9 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103422081 A 9 3/3 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 103422081 A 10 。