油套管磷化裝置工藝介紹

經(jīng)過改革開放幾十年的努力，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，綜合國(guó)力得到顯著提高，但伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展我們也付出了巨大的資源和環(huán)境代價(jià)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，環(huán)境污染問題對(duì)人們的生活和身體健康都產(chǎn)生了巨大危害，資源缺乏也越來越制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這種狀況與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、增長(zhǎng)方式粗放直接相關(guān)。不加快調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，資源支撐不住，環(huán)境容納不下，社會(huì)承受不起，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼。只有堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、**發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。
　　接箍磷化是套管加工中一項(xiàng)重要的生產(chǎn)工序，磷化的目的主要是減少摩擦起到潤(rùn)滑的作用，防止管體與接箍擰接時(shí)出現(xiàn)粘扣現(xiàn)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(yōu)劣
　　采用的高溫磷化，磷化后膜層硬度高、抗蝕性、耐熱性和結(jié)合力較好，但是操作溫度高，加溫時(shí)間長(zhǎng)，能耗大，而且溶液揮發(fā)量大, 成分變化快,磷化膜結(jié)晶粗細(xì)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(xì)化結(jié)晶，但Fe2+ 含量過高會(huì)導(dǎo)致磷化膜結(jié)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(shí)Fe2+ 不穩(wěn)定, 容易被氧化成Fe3+ 并轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鹽沉淀, 從而導(dǎo)致溶液渾濁, 沉渣多, 游離酸度升高，需要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整，目前工業(yè)中已較少應(yīng)用高溫磷化。
　　從節(jié)省能源、改善勞動(dòng)環(huán)境、降低生產(chǎn)成本、化學(xué)反應(yīng)速度、處理時(shí)間和生產(chǎn)速度要求出發(fā)，在生產(chǎn)應(yīng)用中普遍采用的是低溫或中溫前處理工藝。
　　目前工業(yè)中*常用的是中溫磷化，優(yōu)點(diǎn)是游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，應(yīng)用較廣。適宜的溫度能使所形成的磷化膜結(jié)晶細(xì)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(duì)磷化膜的要求。
　　既然要節(jié)能，為什么不選用常低溫磷化呢？這是因?yàn)槌！⒌蜏亓谆芤号渲戚^繁，處理時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，得到的磷化膜就過薄過細(xì)了，甚至在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（如流水線作業(yè)）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(tài)油污外，還有少量固態(tài)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(jìn)一步除去未除凈的油脂。
　　因此，在油套管生產(chǎn)加工過程中選用中溫磷化具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅能提高磷化質(zhì)量，提高了磷化液使用率，而且磷化時(shí)間和磷化溫度適中，減少了能耗，降低了生產(chǎn)成本。
　　2．磷化過程中的熱量計(jì)算
　　石油油套管生產(chǎn)加工過程中接箍需要磷化處理，每天都要給磷化池預(yù)熱，一直加熱到相應(yīng)磷化處理的溫度，而且在整個(gè)磷化過程中都需要保溫，使磷化液維持在相應(yīng)溫度范圍內(nèi)，耗費(fèi)了大量的電能。
　　浸漬式設(shè)備的熱力計(jì)算應(yīng)首先計(jì)算槽液工作時(shí)的熱損耗量和槽液升溫時(shí)的熱損耗量
　　(1) 熱損耗量的計(jì)算
　　1) 工作時(shí)熱損耗量的計(jì)算工作時(shí)槽液每小時(shí)總的熱損耗量可按下式計(jì)算：
　　Qh=k（Qh1+Qh2+Qh3+Qh4）
　　式中Qh     ——工作時(shí)槽液總的熱損耗量（W）；
　　Qh1——工作時(shí)通過槽壁散失的熱損耗量（W）；
　　Qh2——工作時(shí)加熱工件的熱損耗量（W）；
　　Qh3——工作時(shí)槽液蒸發(fā)時(shí)的熱損耗量（W）；
　　Qh4——工作時(shí)補(bǔ)充新鮮槽液的熱損耗量（W）；
　　k——其它未估計(jì)到的熱損耗量系數(shù)，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(shù)，對(duì)于80-100mm，礦渣棉保溫厚度的槽壁，K=0.82-1.165W/(m2 ?℃)；
　　F1---槽壁（側(cè)壁和底壁）的表面積之和（m2）；
　　G---按質(zhì)量計(jì)算的*大生產(chǎn)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(dòng)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(yīng)于周圍空氣溫度下飽和空氣的水蒸氣分壓（kPa）；
　　P1---相應(yīng)于槽液蒸發(fā)表面溫度下飽和空氣的水蒸氣分壓（kPa）；
　　F2---槽液蒸發(fā)表面積（m2）；
　　r---水的蒸發(fā)焓（kJ/kg），一般取2259 kJ/kg；
　　V1---平均每小時(shí)補(bǔ)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(huán)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(jì)算槽液從初始溫度升溫到工作溫度是的熱損耗量計(jì)算按下式計(jì)算：
　　Qh′=VρyC2（tc-tc0）/t +(Qh1+Qh2)/2
　　式中Qh′---槽液升溫時(shí)總的熱損耗量（W）；
　　V---槽液量（L）；
　　t---升溫時(shí)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(shí)，磷化過程中需要全程保溫。磷化工藝改造后，一年按300天計(jì)算，節(jié)省電量大約29000千瓦時(shí)，僅此一項(xiàng)改造就節(jié)約了相當(dāng)?shù)哪茉础?br /> 　　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(fèi)。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(zhì)量等方面看都是有很大好處，