CN101570861B - 抽油杆接箍的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
抽油杆接箍的表面处理方法，先将抽油杆接箍的表面进行保温、表面喷砂除锈，再采用超音速火焰喷涂并增加重熔工序增加涂层致密度，控制涂层硬度处在较低水平，最后再进行喷砂、防氧化处理。本发明所得的抽油杆接箍具有较高耐磨性能，同时减小与油管之间的硬度差，使磨损状态由高位转化为低位，可明显降低磨损速率，在同等工作条件下，用本发明制备的接箍使用寿命是普通接箍的10倍以上，同时其对油管能实现有效保护，相对普通节箍，可延长油管寿命5倍以上，具有较好的双向保护作用。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，特别涉及抽油杆接箍的表面处理方法。
背景技术
能源作为当今世界可持续发展的重要资源，除寻找新能源外，还在大力挖掘原有能源的潜力，特别是对原有油田的深开采就显得具有突出的地位和意义。当原油开采进入中期或后期，一方面采出液含水量、矿化度及含砂量越来越高，同时腐蚀程度日渐严重；加上井深增加，水平井数量增多，越来越多的井偏磨和腐蚀现象日趋严重，各油田治理偏磨腐蚀的费用也大幅度增加。据统计，油井偏磨腐蚀引起的检泵作业中，抽油杆、抽油杆接箍腐蚀磨损后的断脱以及油管腐蚀磨漏现象占检泵作业的80％，其中有90％是接箍的腐蚀和磨损引起的。各油田采用了很多防偏磨腐蚀的措施，如采用抽油杆和接箍扶正器，油管和抽油杆旋转器，投放缓蚀剂等，这些常规防偏磨工艺措施有其优点，但随着井下开采工况逐渐恶劣，其不足之处也越来越明显，防偏磨腐蚀的效果也越来越弱。为此，选择合适的抽油杆和接箍材料或对现有材料进行合适的改性处理就显得特别关键。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种抽油杆接箍的表面处理方法，用此方法处理过的接箍使用寿命是普通节箍的10倍以上，同时其对油管能实现有效保护，相对普通接箍，可延长油管寿命5倍以上，具有较好的双向保护作用，达到提高抽油杆寿命和采油效益的目的。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现：抽油杆接箍的表面处理方法，包括以下步骤：
1、将机械加工完成的抽油杆接箍置于温度在870～920℃的热处理炉中保温1～2小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于550～650℃保温2～3小时后空冷，保证硬度在HRC30～40；
2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；
3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面：将比例均等、粒度200目以上的NiCrBSiMo粉末状颗粒以10×106～20×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度不大于0.5毫米；
4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以600～800转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以温度2500-3500℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 0.5-2秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；
5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为2-4的酸洗液中浸泡5-10min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.5-3.5的发黑池液中浸泡10-12min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
本发明制备的抽油杆接箍采用超音速火焰喷涂并增加重熔工序增加涂层致密度，控制涂层硬度处在较低水平，其结果是使抽油杆接箍本身具有较高耐磨性能，同时减小与油管之间的硬度差，使磨损状态由高位转化为低位，可明显降低磨损速率，在同等工作条件下，用本发明制备的接箍使用寿命是普通接箍的10倍以上，同时其对油管能实现有效保护，相对普通接箍，可延长油管寿命5倍以上，具有较好的双向保护作用。
本发明制备的抽油杆接箍与传统工艺制备的接箍性能对比如下：
具体实施方式
实施例一
1、将机械加工完成的材料为40Cr钢的抽油杆接箍置于温度在870℃的热处理炉中保温1小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于550℃保温2小时后空冷，保证硬度在HRC30；
2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；
3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度200目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以10×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.45毫米；
4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以600转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2500-2800℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 0.8秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；
5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为2-3的盐酸酸洗液中浸泡5min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2-3的发黑池液中浸泡10min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
利用本实施例得到的抽油杆接箍硬度在HRC40，使用寿命正常条件下达9000小时以上。
实施例二
1、将机械加工完成的材料为45钢的抽油杆接箍置于温度在920℃的热处理炉中保温2小时后快速淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于650℃保温3小时后空冷，保证硬度在HRC35；
2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；
3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度250目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以15×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.4毫米；
4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以800转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2600-3000℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 1秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；
5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为2.5-3.2的硝酸酸洗液中浸泡10min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.5-3的发黑池液中浸泡12min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
利用本实施例得到的抽油杆接箍硬度在HRC30，使用寿命正常条件下达7000小时以上。
实施例三
1、将机械加工完成的材料为35CrNiMo钢抽油杆接箍置于温度在880℃的热处理炉中保温1小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于600℃保温2小时后空冷，保证硬度在HRC40；
2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；
3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度320目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以15×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.39毫米；
4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以700转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2800-3200℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 1.5秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；
5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为3-4的盐酸酸洗液中浸泡8min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.8-3.3的发黑池液中浸泡10min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
利用本实施例得到的抽油杆接箍硬度在HRC35，使用寿命正常条件下达11000小时以上。
实施例四
1、将机械加工完成的材料为35钢抽油杆接箍置于温度在900℃的箱式热处理炉中保温1.5小时后淬到水中冷却至室温，然后再在箱式热处理炉中于620℃保温2.5小时后空冷，保证硬度在HRC32；
2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；
3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度250目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以18×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.43毫米；
4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以780转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以温度3200-3500℃快速局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 2秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；
5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为3.5-4的盐酸酸洗液中浸泡8min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为3-3.5的发黑池液中浸泡11min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
利用本实施例得到的抽油杆接箍硬度在HRC40，使用寿命正常条件下达5000小时以上。
Claims (5)
1.抽油杆接箍的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将机械加工完成的抽油杆接箍置于温度在870～920℃的热处理炉中保温1～2小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于550～650℃保温2～3小时后空冷，保证硬度在HRC30～40；2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度200目以上的NiCrBSiMo粉末状颗粒以10×106～20×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度不大于0.5毫米；4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以600～800转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2500-3500℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo0.5-2秒钟；5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为2-4的酸洗液中浸泡5-10min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.5-3.5的发黑池液中浸泡10-12min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
2.根据权利要求1所述的抽油杆接箍的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将机械加工完成的材料为40Cr钢的抽油杆接箍置于温度在870℃的热处理炉中保温1小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于550℃保温2小时后空冷，保证硬度在HRC30；2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度200目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以10×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.45毫米；4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以600转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2500-2800℃快速局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 0.8秒钟；5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在ph值为2-3的盐酸酸洗液中浸泡5min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2-3的发黑池液中浸泡10min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
3.根据权利要求1所述的抽油杆接箍的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将机械加工完成的材料为45钢的抽油杆接箍置于温度在920℃的热处理炉中保温2小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于650℃保温3小时后空冷，保证硬度在HRC35；2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度250目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以15×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.4毫米；4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以800转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2600-3000℃快速局部重溶喷涂层NiCrBSiMo 1秒钟；5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为2.5-3.2的硝酸酸洗液中浸泡10min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.5-3的发黑池液中浸泡12min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
4.根据权利要求1所述的抽油杆接箍的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将机械加工完成的材料为35CrNiMo钢抽油杆接箍置于温度在880℃的热处理炉中保温1小时后淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于600℃保温2小时后空冷，保证硬度在HRC40；2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度320目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以15×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.39毫米；4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以700转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以瞬间温度2800-3200℃局部重溶喷涂层NiCrBSiMo1.5秒钟；5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为3-4的盐酸酸洗液中浸泡8min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为2.8-3.3的发黑池液中浸泡10min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
5.根据权利要求1所述的抽油杆接箍的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1、将机械加工完成的材料为35钢抽油杆接箍置于温度在900℃的热处理炉中保温1.5小时后快速淬到水中冷却至室温，然后再在热处理炉中于620℃保温2.5小时后空冷，保证硬度在HRC32；2、将热处理过的抽油杆接箍表面在固体喷砂机中喷砂，去除表面的氧化皮和锈蚀；3、超音速火焰喷涂抽油杆接箍表面，将比例均等、粒度250目的NiCrBSiMo粉末状颗粒以18×106焦耳的冲击能喷涂在热处理过的抽油杆接箍表面，涂层厚度0.43毫米；4、将喷涂好的抽油杆接箍装卡在普通车床上以780转/分钟的速度旋转，同时用乙炔焊枪以温度3200-3500℃快速局部重溶喷涂层NiCrBSiMo2秒钟，以提高喷涂层的致密度和涂层与基体的结合力；5、将抽油杆接箍再次进行固体喷砂处理，然后在PH值为3.5-4的盐酸酸洗液中浸泡8min，用自来水冲洗干净后，再放入PH值为3-3.5的发黑池液中浸泡11min，再次用自来水水洗，最后自然风干、上油得到膜层结晶细致、色泽均匀，外观呈黑色的抽油杆接箍。
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