环保型石油钻铤螺纹表面磷化处理自动化技术与装备研究

摘要

目前，国内石油钻铤接头螺纹磷化处理工艺主要有两种，一种是通过人工涂抹磷化膏的方法，另一种则是采用开式磷化槽浸渍磷化处理的方法。前者磷化处理效果受人工因素影响较大，磷化处理质量不稳定，而后者被热磷化件需在各工序槽之间频繁的移动，能耗大，热磷化装置结构复杂。同时，开放式的各种槽液的清洁维护不便，尤其是磷化液槽，任何污染源的进入，会导致磷化液直接老化，降低磷化液的使用寿命。再者，除清水外，其他功能液体均有一定的腐蚀性甚至含有毒成分，操作人员必须配戴口罩，防酸手套，防护眼镜、水鞋等才能工作，而加热时蒸发的气体也对环境造成损害。
　　 针对这一现状，对一种环保型石油钻铤热磷化系统进行了研究。根据现有的磷化工艺过程，确立了新型热磷化系统的磷化工艺过程，根据工艺过程，对热磷化装置的循环及控制系统进行了分析，在确定其功能的前提下，重点对循环及其控制系统关键部件进行了设计计算，采用PLC可编程控制器实现循环控制系统的控制。同时，对磷化过程产生的废水处理系统进行研究，提出了解决方案。整个热磷化装置为全密闭式结构，简单紧凑，脱脂除锈液、表调液、磷化液、钝化液、清洁液等各种工艺液体连续循环，磷化液不易被污染，易于维护，使用寿命相应延长，提高药品利用率，降低工艺运作成本，磷化效率高，质量可靠，对环境无污染，对操作人员身体无损伤。装置控制系统简单可靠，操作简便，且通过修改控制系统的相关梯形图程序便可满足不同热磷化工艺的要求，适应性好。由于其无污染、自动化程度高的特点，该装置将有广阔的应用前景。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1磷化工艺国内外发展状况

1.2石油钻铤螺纹磷化设备的发展

1.3磷化工艺概述

1.3.1磷化的主要目的

1.3.2磷化的主要用途

1.3.3磷化处理的类型

1.3.4磷化处理工艺流程

1.4研究内容、关键技术

1.4.1研究内容

1.4.2关键技术

1.4.3研究目标

1.5论文研究的主要创新点

1.6小结

第二章钻铤接头螺纹热磷化工艺研究

2.1磷化前处理

2.1.1 脱脂

2.1.2除锈

2.1.3表面调整

2.2磷化

2.2.1磷化液的选择

2.2.2磷化工艺技术

2.3磷化后处理

2.3.1钝化

2.4磷化膜检测

2.5磷化液维护

2.5.1总酸度的滴定

2.5.2游离酸的滴定

2.5.3促进剂的滴定

2.5.4锌含量的测定

2.6常见问题及解决办法

2.7本章小结

第三章 钻铤接头螺纹热磷化自动化装置设计

3.1热磷化处理装置的组成与工作过程

3.1.1开式磷化

3.1.2 闭式磷化

3.2关键技术

3.2.1 钻铤接头的内堵与外封

3.2.2循环与控制系统

3.3参数计算

3.3.1 磷化池容积

3.3.2液罐容积

3.3.3液罐加热器

3.4除渣问题

3.4.1磷化渣

3.4.2磷化渣形成机理及处理

3.5小结

第四章钻铤接头螺纹热磷化装置控制系统设计

4.1循环及其控制系统功能

4.2关键元件选择与设计

4.2.1 泵的选择

4.2.2电磁阀的选择

4.2.3接触器的选择

4.2.4温度传感器的选择

4.2.5液位计的选择

4.3 PLC控制系统设计

4.3.1 PLC简介

4.3.2 PLC型号选择

4.4控制系统设计

4.4.1控制系统原理

4.4.2控制系统软件设计

4.5本章小结

第五章废水处理

5.1磷化处理产生的废水

5.1.1废水的危害

5.2设计水质水量

5.2.1设计规模

5.2.2设计进水水质:

5.2.3设计出水水质：

5.3 工艺流程

5.3.1工艺流程的选择

5.3.2 工艺流程与工艺描述

5.4各单元处理效果预测

5.5主要构筑物设计

5.5.1隔油调节池

5.5.2反应池1

5.5.3竖流式沉淀器

5.5.4反应池2

5.5.5气浮设备

5.5.6生化处理设备

5.5.7竖流沉淀器

5.5.8污泥浓缩池

5.5.9板框压滤机

5.6主要药剂及运行费用分析

5.7本章小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2需要解决的问题

致谢

参考文献

附录 攻读工程硕士学位期间发表的论文