油套管磷化裝置工藝介紹

經過改革開放幾十年的努力，我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，綜合國力得到顯著提高，但伴隨著經濟的發展我們也付出了巨大的資源和環境代價，經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳，環境污染問題對人們的生活和身體健康都產生了巨大危害，資源缺乏也越來越制約著經濟的發展。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式粗放直接相關。不加快調整經濟結構、轉變增長方式，資源支撐不住，環境容納不下，社會承受不起，經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展，才能實現經濟又好又快發展。
　　接箍磷化是套管加工中一項重要的生產工序，磷化的目的主要是減少摩擦起到潤滑的作用，防止管體與接箍擰接時出現粘扣現象，提高接箍的耐腐蝕性能。磷化工藝按處理溫度可分為常溫、低溫、中溫、高溫四類。常溫磷化就是不加溫磷化，低溫磷化一般處理溫度在30～45℃，中溫磷化一般在50～70℃， 溫度范圍偏高偏低一些也可屬于中溫磷化之列，高溫磷化一般要大于80℃。
　　1.幾種磷化處理方式及各自的優劣
　　采用的高溫磷化，磷化后膜層硬度高、抗蝕性、耐熱性和結合力較好，但是操作溫度高，加溫時間長，能耗大，而且溶液揮發量大, 成分變化快,磷化膜結晶粗細不均, 容易夾雜沉淀物。在磷化中保持一定的Fe2+ 含量能提高磷化膜厚度和抗蝕性, 有利于加速磷化過程和細化結晶，但Fe2+ 含量過高會導致磷化膜結晶粗大,表面有白色浮灰, 耐蝕性和耐熱性降低。在高溫磷化時Fe2+ 不穩定, 容易被氧化成Fe3+ 并轉化為磷酸鐵鹽沉淀, 從而導致溶液渾濁, 沉渣多, 游離酸度升高，需要經常進行調整，目前工業中已較少應用高溫磷化。
　　從節省能源、改善勞動環境、降低生產成本、化學反應速度、處理時間和生產速度要求出發，在生產應用中普遍采用的是低溫或中溫前處理工藝。
　　目前工業中*常用的是中溫磷化，優點是游離酸度穩定，易掌握，磷化時間短，生產效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，應用較廣。適宜的溫度能使所形成的磷化膜結晶細致，厚度適宜，膜間很少夾雜沉渣物，吸漆量少，涂層光澤度好，可大大改善涂層的附著力、柔韌性、抗沖擊性等，更能滿足涂層對磷化膜的要求。
　　既然要節能，為什么不選用常低溫磷化呢？這是因為常、低溫磷化溶液配制較繁，處理時間會延長，得到的磷化膜就過薄過細了，甚至在規定的時間內（如流水線作業）生不成完整的磷化膜，接箍在空氣中容易被氧化生銹，而且工件除有液態油污外，還有少量固態油脂，盡管磷化前有除油工序，但油脂很難去除干凈，選擇中溫范圍還可以進一步除去未除凈的油脂。
　　因此，在油套管生產加工過程中選用中溫磷化具有較明顯的優勢，不僅能提高磷化質量，提高了磷化液使用率，而且磷化時間和磷化溫度適中，減少了能耗，降低了生產成本。
　　2．磷化過程中的熱量計算
　　石油油套管生產加工過程中接箍需要磷化處理，每天都要給磷化池預熱，一直加熱到相應磷化處理的溫度，而且在整個磷化過程中都需要保溫，使磷化液維持在相應溫度范圍內，耗費了大量的電能。
　　浸漬式設備的熱力計算應首先計算槽液工作時的熱損耗量和槽液升溫時的熱損耗量
　　(1) 熱損耗量的計算
　　1) 工作時熱損耗量的計算工作時槽液每小時總的熱損耗量可按下式計算：
　　Qh=k（Qh1+Qh2+Qh3+Qh4）
　　式中Qh     ——工作時槽液總的熱損耗量（W）；
　　Qh1——工作時通過槽壁散失的熱損耗量（W）；
　　Qh2——工作時加熱工件的熱損耗量（W）；
　　Qh3——工作時槽液蒸發時的熱損耗量（W）；
　　Qh4——工作時補充新鮮槽液的熱損耗量（W）；
　　k——其它未估計到的熱損耗量系數，一般情況下k=1.1--1.2。
　　其中 Qh1=KF1(tc-tc0) Qh2=GC1(tc-tc0)
　　Qh3=1.824(α+0.0174v)（P2-P1）F2r
　　Qh4=V1ρyC2（tc-tc0）
　　式中K---槽液的傳熱系數，對于80-100mm，礦渣棉保溫厚度的槽壁，K=0.82-1.165W/(m2 ?℃)；
　　F1---槽壁（側壁和底壁）的表面積之和（m2）；
　　G---按質量計算的*大生產率（kg/h）；
　　C1---工件的比熱容[J/(kg?℃)]；
　　α---周圍空氣在溫度為15-30℃是的重力流動因素，一般情況下α=0.025-0.03；
　　v---槽液面的空氣流速（m/s），一般情況下v=0.25-0.4m/s；
　　P2---相應于周圍空氣溫度下飽和空氣的水蒸氣分壓（kPa）；
　　P1---相應于槽液蒸發表面溫度下飽和空氣的水蒸氣分壓（kPa）；
　　F2---槽液蒸發表面積（m2）；
　　r---水的蒸發焓（kJ/kg），一般取2259 kJ/kg；
　　V1---平均每小時補充新鮮槽液的容量（L/h）；
　　ρy---槽液的密度（kg/dm3）；
　　C2---槽液的比熱容[J/(kg?℃)]；
　　tc---槽液的工作溫度（℃）；
　　tc0---車間環境溫度（℃）。
　　2）槽液從初始溫度升溫到工作溫度是的熱損耗量計算槽液從初始溫度升溫到工作溫度是的熱損耗量計算按下式計算：
　　Qh′=VρyC2（tc-tc0）/t +(Qh1+Qh2)/2
　　式中Qh′---槽液升溫時總的熱損耗量（W）；
　　V---槽液量（L）；
　　t---升溫時間（h）。
　　以將高溫磷化改造成中溫磷化為例，中溫磷化溫度選用60℃，高溫磷化選用90℃，室溫為20℃，每天工作8小時，磷化過程中需要全程保溫。磷化工藝改造后，一年按300天計算，節省電量大約29000千瓦時，僅此一項改造就節約了相當的能源。
　　此外，在磷化池四周填充聚氨酯，增加用聚氨酯填充的保溫蓋，這樣能更好地起到保溫的作用，減少能量浪費。這樣，把高溫磷化改造成中溫磷化，不管是從降低能耗方面，還是從提高磷化液使用率，提高磷化質量等方面看都是有很大好處，