CN106634404B - 一种表面改性涂层减磨油杆扶正器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油杆扶正器，具体涉及表面改性涂层减磨油杆扶正器。它包括接箍,连接于接箍前端的杆体,套设于杆体上的扶正套；所述扶正套的外表面涂设有表面改性涂层,所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：10～27％复合固体自润滑材料、20～30％环氧树脂、28～30％溶剂、1～3％纳米氧化铝、0.5～2％偶联剂、10～25％固化剂。本发明在扶正套的外表面增加表面改性涂层，使扶正器摩擦系数降低至0.01以下，最大限度的发挥出扶正器扶正防磨的作用，同时这种防护涂层还有较好的防腐效果，极大的延长了抽油杆管柱的使用寿命和油井检泵周期。

Description

一种表面改性涂层减磨油杆扶正器
技术领域
本发明涉及油杆扶正器，具体涉及表面改性涂层减磨油杆扶正器。
背景技术
为减小抽油杆和油管之间的磨损，现有的抽油杆在易磨损的部位加装抽油杆扶正器，而目前常用的几种扶正器，如滚轮扶正器、柱状扶正器或卡箍式扶正器，只是考虑从设计结构上减小磨阻，虽取得一定效果，但现场由于磨损严重，在长庆油田每年修井作业中仍有超过33％的油井因此类事故而修井，既增加了成本，又影响了油井产量。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种表面改性涂层减磨油杆扶正器,在扶正器的扶正套上涂抹一层表面改性保护涂层,从而大大降低了其摩擦系数，让扶正器达到最大的扶正防磨效果。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现:
一种表面改性涂层减磨抽油杆扶正器,包括接箍,连接于接箍前端的杆体,套设于所述杆体上的扶正套；所述扶正套的外表面涂设有表面改性涂层,所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成:10～27％复合固体自润滑材料、20～30％环氧树脂、28～30％溶剂、1～3％纳米氧化铝、0.5～2％偶联剂、10～25％固化剂。
优选的，所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：22％复合固体自润滑材料、25％环氧树脂、30％溶剂、1％纳米氧化铝、2％偶联剂、20％固化剂。
优选的，所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：15％～30％的镍铬合金；40％～60％的碳化铬；10％～20％的二硫化钨；10％～20％的氟化钙。
优选的，所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：25％的镍铬合金；35％的碳化铬；18％的二硫化钨；22％的氟化钙。
优选的，所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、煤油、柴油中的一种。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选的，所述固化剂为四乙烯五胺。
优选的，所述表面改性涂层的厚度10-60μm。
优选的，所述扶正套由增强尼龙材料制成。
优选的，所述接箍采用镍基耐磨合金制成。
本发明的有益效果：
本发明在油杆扶正套的外表面增加表面改性涂层，使扶正器摩擦系数降低至0.01以下，最大限度的发挥出扶正器扶正防磨的作用，同时这种防护涂层还有较好的防腐效果，极大的延长了抽油杆管柱的使用寿命和油井检泵周期。
附图说明
图1为本发明扶正器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1所示,本实施例提供的一种表面改性涂层减磨抽油杆扶正器,包括接箍1,连接于所述接箍1前端的杆体2,套设于所述杆体2上的扶正套3；所述扶正套3的外表面涂设有表面改性涂层,所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：10～27％复合固体自润滑材料、20～30％环氧树脂、28～30％溶剂、1～2％纳米氧化铝、0.5％～2％偶联剂、10～25％固化剂。
本发明在油杆扶正器的扶正套上增加一层表面改性涂层，该表面改性涂层提高了油杆扶正器自润滑耐磨、耐冲击、高承载、抗烧蚀、防粘、防腐及耐高温低温等多功能一体化性能。在抽油杆随抽油机上下冲程运行过程中减小了抽油杆及油管之间的摩擦，最大限度发挥抽油杆扶正器扶正防磨的作用，保护了抽油杆管柱，从而达到延长检泵周期的目的。
实施例2
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层由量百分比的以下材料组成：22％复合固体自润滑材料、25％环氧树脂、30％溶剂、1％纳米氧化铝、2％偶联剂、20％固化剂。
在表面改性涂层中，所述复合固体自润滑材料可有效克服扶正套的非均匀磨损，明显改善摩擦副的磨合状态，具有结构合理，性能可靠稳定的优点。所述环氧树脂固化后具有良好的物理和化学性质，他对金属和非金属表面都有良好粘结强度，硬度高，耐磨性好。所述偶联剂用以对纳米氧化铝进行改性形成改性纳米氧化铝；并用以联接环氧树脂，在纳米氧化铝与环氧树脂之间架起桥梁，使纳米氧化铝与环氧树脂间形成完整的界面，提高有机和无机的结合率，从而使表面改性涂层硬度和耐磨提高，抑制裂纹的发展，减轻了材料的破坏。由于固化剂的固化过程是不可逆的，将其喷涂在油杆扶正器的扶正套上，可以起到减磨防腐的作用。
本实施例2中的表面改性涂层，经试验可得其性能参数，如下表一所示：
摩擦系数 涂层附着力 耐高温性能 耐油介质性能
＜0.01 1级 长期使用温度＜280℃ 涂层不起泡、不脱落
由上表一可知，表面改性涂层的涂层附着力符合GB/T1720的要求；耐油介质性能符合GB/T9274的要求。
实施例3
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：25％复合固体自润滑材料、20％环氧树脂、30％溶剂、3％纳米氧化铝、2％偶联剂、20％固化剂。
经试验可得本实施例3中用到的表面改性涂层各项性能参数均满足规范要求。
实施例4
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：17％复合固体自润滑材料、28％环氧树脂、28％溶剂、1.5％纳米氧化铝、0.5％偶联剂、25％固化剂。
经试验可得本实施例4中用到的表面改性涂层各项性能参数均满足规范要求。
实施例5
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：27％复合固体自润滑材料、30％环氧树脂、29％溶剂、2％纳米氧化铝、2％偶联剂、10％固化剂。
经试验可得本实施例5中用到的表面改性涂层各项性能参数均满足规范要求。
实施例6
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：10％复合固体自润滑材料、30％环氧树脂、30％溶剂、3％纳米氧化铝、2％偶联剂、25％固化剂。
经试验可得本实施例6中用到的表面改性涂层各项性能参数均满足规范要求。
实施例7
在实施例1的基础上,所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：15％～30％的镍铬合金；40％～60％的碳化铬；10％～20％的二硫化钨；10％～20％的氟化钙。
在该复合固体自润滑材料中，碳化铬具有较高的强度、较高的硬度、较好的热稳定性和优异的耐磨性能；镍铬合金具有优异的高温耐磨性能和抗氧化性能，可作为碳化铬的增韧相，为碳化铬提供良好的支撑连接作用，同时，镍铬合金能够增强碳化铬与二硫化钨和氟化钙的相容性，提高得到的固体自润滑复合材料的综合性能：二硫化钨和氟化钙使得得到的固体自润滑复合材料在室温至600℃高温的范围内均具有优异的润滑性能。本发明提供的固体自润滑复合材料不仅具有优异的耐磨性，而且在室温至600℃的温度范围内均具有良好的润滑性能。
本实施例7中提到的复合固体自润滑材料的物理力学特性如下表二所示，
表二复合固体自润滑材料的物理力学特性
密度(g/cm<sup>3</sup>) 抗折强度(MPa) 软化点(℃) 硬度(HB)
0.5～0.1 ≥3.0 85～110 10～21
实施例8
在实施例7的基础上，所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：25％的镍铬合金；35％的碳化铬；18％的二硫化钨；22％的氟化钙。
实施例9
在实施例1的基础上，所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、煤油、柴油中的一种，优选二甲苯，溶解效果好。
实施例10
在实施例1的基础上，所述偶联剂是亲水性和亲油性同时存在的表面活性剂，具体为硅烷偶联剂(又称KH550)或者钛酸酯偶联剂，优选硅烷偶联剂，硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基反应，又能与有机物中的长分子链相互作用起到偶联的功效，从而将有机物和无机物连接起来，分散性好、价格低廉。
实施例11
在实施例1的基础上，所述固化剂为四乙烯五胺或者三乙烯四胺，优选四乙烯五胺，它具有明显的增强效果和分散作用。
实施例12
在实施例1的基础上，所述表面改性涂层的厚度10-60μm，太薄容易失效，太厚对工艺要求高，不经济；一般选择50μm。而且还可以根据需要将涂层进行加工和修补，重复喷涂后其厚度最高可达120μm。
实施例13
为了符合规范要求，所述扶正套采用螺旋齿，齿数为4，螺旋角为20°，肩部倒角为60°，扶正套的外径要略大于接箍的外径，扶正器的基本规格尺寸符合《抽油杆扶正器》SY/T5832的要求。
其中,螺旋齿是相对于直齿说的，好处有两点，一是螺旋齿具有扰流的作用，有利于垢、蜡等赃物通过，减小油流阻力；二是增大总体的摩擦面积的同时，减小了偏磨的面积，使扶正器更加耐磨。
实施例14
在实施例1的基础上，所述接箍1采用镍基耐磨合金制成，镍基耐磨合金不但耐磨性能强，还具有良好的抗氧化、防腐蚀性能,之所以防腐蚀是因为镍基耐磨合金内含有铬元素。
所述杆体2采用合金结构钢(又称35CrMo)，合金结构钢调质硬度257HB-283HB，材料符合GB/T 1220的化学成分及机械性能的规定。
所述扶正套3由增强尼龙材料制成,增强尼龙材料选用《抽油杆扶正器》SY/T5832-2002中提到的增强尼龙材料,该增强尼龙材料具有优良的性能,其性能如下表三所示，
表三增强尼龙材料技术指标
项目 指标
外观 光滑,无损伤
弯曲强度,Mpa ≥151
缺口冲击强度,kJ/m<sup>2</sup> ≥19
摩擦系数(油介质) ≤0.018
密度,kg/m<sup>3</sup> 1.3～1.4
热变形温度,℃ ≥180
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种表面改性涂层减磨抽油杆扶正器,包括接箍（1）,连接于所述接箍（1）前端的杆体（2）,套设于所述杆体（2）上的扶正套（3）；其特征在于：所述扶正套（3）的外表面涂设有表面改性涂层,所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：10～27%复合固体自润滑材料、20～30%环氧树脂、28～30%溶剂、1～3%纳米氧化铝、0.5～2%偶联剂、10～25%固化剂；所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：15％～ 30％的镍铬合金；40％～60％的碳化铬； 10％～ 20％的二硫化钨；10％～ 20％的氟化钙。
2.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述表面改性涂层由质量百分比的以下材料组成：22%复合固体自润滑材料、25%环氧树脂、30%溶剂、1%纳米氧化铝、2%偶联剂、20%固化剂。
3.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述复合固体自润滑材料由质量百分比的以下组分组成：25％的镍铬合金；35％的碳化铬； 18％的二硫化钨；22％的氟化钙。
4.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、煤油、柴油中的一种。
5.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述固化剂为四乙烯五胺。
7.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述表面改性涂层的厚度10-60μm。
8.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述扶正套（3）由增强尼龙材料制成。
9.根据权利要求1所述的表面改性涂层减磨抽 油杆扶正器，其特征在于：所述接箍（1）采用镍基耐磨合金制成。
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