CN101021007A - 一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，该喷焊粉末由5％～30％质量百分含量的FeS粉末与70％～95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。将两种粉末在使用前混合均匀，即可作为最终粉末用于抽油杆接箍表面涂层的喷焊。使用本发明自润滑铁基合金喷焊粉末喷焊后的抽油杆接箍不仅完全能够满足油田现场低腐蚀境况下的耐磨要求，而且能够显著改善当前油田用合金喷焊涂层接箍的自润滑性能，代替镍基合金涂层实现对接箍和油管的有效保护。其在接箍表面喷焊制造的过程和加工工艺简单通用，特别适用于油田低腐蚀环境下的斜井、深井以及其它偏磨和油管磨损严重油井的接箍表面喷焊使用。

Description

一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末

技术领域

本发明涉及一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末。

背景技术

抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式，而抽油杆接箍则是抽油机井中一个关键的部件，它起着连接抽油杆向抽油泵传递动力的作用，特别是随着当前深油井的不断增多，抽油杆接箍的作用和性能就日渐重要。然而，对于腐蚀环境较为轻微的境况来说，接箍的自身的偏磨就是造成抽油杆断脱的主要原因；而接箍对抽油管的磨损严重时会导致油管穿孔，两者都会造成油井的停产。

油田目前采用在接箍附近连接扶正器和在接箍表面喷焊镍基合金的方式来解决以上问题。扶正器的使用的初期能起到预料的作用，但在使用后期问题较多，如自身磨损后接箍和油管仍然要磨损、磨损形成的磨屑还可能造成泵漏失、过多的扶正器还能增大抽油机的载荷和活塞效应反而会加重抽油杆的磨损等。接箍表面喷焊镍基合金后的接箍很好的解决了接箍自身的磨损问题，使得抽油杆连接处的断脱问题得到有效解决。同时在镍基合金中复合有减摩元素的涂层也能在一定程度上减少对油管内壁的磨损，但从使用效果看，发现此类合金涂层接箍依然存在磨穿油管的问题，特别是井筒中的造斜段这种情况出现较多，说明这种涂层减少油管内壁磨损的性能依然有待提高。另外，随着市场上镍基粉末价格的不断攀升，镍基喷焊粉末的应用也受到了较大的限制，有待于开发高性能低成本的喷焊粉末。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对低腐蚀井况的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，该喷焊粉末通过喷焊的方式涂覆在抽油杆接箍表面，能大大提高接箍的耐磨性能，同时能大大减少对接箍对油管的磨损。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由5％～30％质量百分含量的FeS粉末与70％～95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

该喷焊粉末由5％质量百分含量的FeS粉末与95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

该喷焊粉末由10％质量百分含量的FeS粉末与90％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

该喷焊粉末由30％质量百分含量的FeS粉末与70％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

Fe55自熔合金粉末的具体成分按照质量百分含量分别为：碳0.8％～4.5％，铬15％～50％，硅2.0％～5.0％，硼1.5％～4.0％，镍4.0％～20％，余量为铁。

FeS粉末和Fe55自熔合金粉末的粒度皆为20μm～102μm。

各个组分的含量确定如下：

首先，选取市售的普通Fe55自熔合金粉末作为主体成分。本发明控制其质量百分含量占混合粉末的70％～95％，目的是保证该混合喷焊粉末具有较好的自熔性能和耐磨性能。选取Fe55自熔合金粉末粒度为20μm～102μm，因为粒度小于20μm会导致粉末在喷涂过程中向周围飞溅降低沉积率，而粒度大于102μm又会出现粉末内部熔不透等影响涂层质量的问题。

其次，选取FeS粉末作为固体润滑剂添加到喷焊粉末中，与Fe55粉末均匀混合。FeS粉末不仅成本低，而且易于与铁基粉末结合。本发明中FeS含量在5％～30％范围内，目的是在满足涂层耐磨性能前提下，有效解决不同井况条件下的自润滑问题。选取FeS的粒度为20μm～102μm，一是为了保证与Fe55粉末的均匀混合，二是为了保证粉末在热喷涂过程中的沉积率。

本发明的优点是：

1、通过FeS自润滑粉末的添加显著提高了接箍的自润滑性能，有效的减少了对油管内壁的磨损。

2、通过铁基粉末代替现有技术中的镍基粉末，使得该自润滑铁基喷焊粉末处理后的接箍具有良好的耐磨性能的同时具有很低的成本优势。

3、由于采用本发明中的自润滑铁基合金喷焊粉末对接箍表面处理的方法与普通镍基合金喷焊粉末涂层完全一致，因此非常易于加工和操作。

具体实施方式

一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由5％～30％质量百分含量的FeS粉末与70％～95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末均匀混合而成。将两种粉末在使用前混合均匀，即可作为最终粉末用于接箍表面涂层的喷焊。喷焊过程为：首先将普通接箍表面依次经过预热、喷涂和重熔处理，再在表面形成自润滑铁基合金喷焊层，最后经过表面打磨处理，即可得到具有优异自润滑性能的新型耐磨接箍。

本发明接箍用自润滑铁基喷焊粉末的制备过程如下：

首先，喷焊粉末的配置。选取市场上销售的通用Fe55自熔合金粉末。选取成都大光热喷涂材料有限公司生产的DG.Fe55自熔合金粉末。其具体成分按照质量百分含量分别为：碳0.8％～3.5％，铬15％～30％，硅2.0％～5.0％，硼2.0％～3.5％，镍10％～20％，余量为铁。

其次，选取市售的分析纯级别的FeS粉末，作为固体润滑剂。将其按照5％～30％质量百分含量与70％～95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末均匀混合，形成接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末。

实施例一，一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，由5％质量百分含量的FeS粉末与同等粒度的95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末均匀混合而成，Fe55自熔合金粉末为成都大光热喷涂材料有限公司生产DG.Fe55自熔合金粉末；FeS粉末为市场上通用的分析纯级别的FeS粉末。FeS粉末和DG.Fe55自熔合金粉末的粒度皆为20μm～102μm。

使用本发明抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末喷焊抽油杆接箍的方法如下：将抽油杆接箍表面依次经过预热、喷涂和重熔处理，在表面形成0.25～0.60mm的自润滑铁基合金喷焊层，最后经过砂带表面打磨处理至R_a0.8μm，即可得到具有优异自润滑性能的新型耐磨自润滑接箍。

实施例二，一种抽油杆接箍用自润滑铁基自熔合金喷焊粉末，由10％质量百分含量的FeS粉末与90％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末均匀混合而成，Fe55自熔合金粉末为成都大光热喷涂材料有限公司生产DG.Fe55自熔合金粉末，FeS粉末为市场上通用的分析纯级别的FeS粉末。FeS粉末和DG.Fe55自熔合金粉末的粒度皆为20μm～102μm。

使用本发明抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末喷焊抽油杆接箍的制作方法同实施例一。

实施例三，一种抽油杆接箍用自润滑铁基自熔合金喷焊粉末，由30％质量百分含量的FeS粉末与70％质量百分含量的DG.Fe55自熔合金粉末均匀混合而成，Fe55自熔合金粉末为成都大光热喷涂材料有限公司生产Fe55自熔合金粉末，FeS粉末为市场上通用的分析纯级别的FeS粉末。

使用本发明抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊汾末喷焊抽油杆接箍的方法同实施例一。

在实验室环境下对以上实施例进行磨损和腐蚀性能评价。磨损试验在MM-200型摩擦磨损试验机上进行，块试样采用油田用N80油管，环试样为45钢基材表面喷焊0.25～0.60mm厚的涂层，涂层成分分别为Ni55粉末和本发明中的含FeS的Fe55喷焊粉末。实验表明，在400N的试验载荷，400转/分的试验转速，以及20分钟试验时间和水润滑条件下，与N80块/45钢Ni55涂层环摩擦副相比，实施例一、二、三中涂层环试样的磨损量基本持平，但对应的块试样的磨损量则降低了近30倍，使得块试样与环试样的磨损量处于同一个数量级，并且在块试样的磨损表面发现了FeS层的涂抹现象，表明FeS粉末的添加有效地改善了合金喷焊层的自润滑性能，可以减少油管的磨损，对油管形成有效保护。

Claims (6)

1、一种抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由5％～30％质量百分含量的FeS粉末与70％～95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

2、如权利要求1所述的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由5％质量百分含量的FeS粉末与95％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

3、如权利要求1所述的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由10％质量百分含量的FeS粉末与90％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

4、如权利要求1所述的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，该喷焊粉末由30％质量百分含量的FeS粉末与70％质量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。

5、如权利要求1或2或3或4所述的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，Fe55自熔合金粉末的具体成分按照质量百分含量分别为：碳0.8％～4.5％，铬15％～50％，硅2.0％～5.0％，硼1.5％～4.0％，镍4.0％～20％，余量为铁。

6、如权利要求1或2或3或4所述的抽油杆接箍用自润滑铁基合金喷焊粉末，其特征在于，FeS粉末和Fe55自熔合金粉末的粒度皆为20μm～102μm。