CN108381114B - 旧抽油杆疲劳强度恢复工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是旧抽油杆疲劳强度恢复工艺及其装置，主要包括以下步骤：1)碳化除垢、机械除锈；2)目测分选；3)漏磁探伤机分选；4)旧油杆材质分类；5)按照材质进行调质、热校直；6)抛丸消除调质应力；7)机械消除氧化处理；8)接箍组装；9)外防腐处理；10)包装处理；通过以上的工艺把报废的抽油杆变为新抽油杆，为国家节约了资源，为油田节约了投资资金，减少了因原材料生产对环境的破坏，使废旧的资源得到重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及旧抽油杆疲劳强度恢复技术领域，具体是涉及旧抽油杆疲劳强度恢复工艺及其装置。
背景技术
我国各大油田油井均存在含水量大，矿化度高，化学、电化学腐蚀严重，加之现在斜井、水平井的日益增多，造成采油井抽油杆偏磨、腐蚀严重，使大量的抽油杆因偏磨、腐蚀而报废，油井的维护用杆也不断增加。据统计，由于偏磨、腐蚀造成的报废抽油杆占报废比例达到40％以上，有的采油厂甚至达到50％以上，这些都是目前抽油杆修复工艺所不能修复的，完全报废的。例如：目前长庆油田新井投产和老井维护一个采油厂每年所需的新抽油杆100—120万米，按照这样所需计算，一年产生的报废总量能达到40-72万米，给各采油厂造成了极大的浪费和资金的投入。目前各油田都在降本增效，由于资金的压力很多单位只能从报废抽油杆中再挑选一部分抽油杆投入使用，造成很多抽油杆疲劳带病生产，断杆时有发生，增加油井修次数及修井费用，缩短了油井的正常生产周期。
发明内容
本发明主要解决旧抽油杆整体疲劳强度恢复的一种工艺，用箱式电炉对旧杆进行淬火加高温回火，从而使得旧杆获得新杆的疲劳强度。
本发明的技术方案是旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，主要包括以下步骤：
1)碳化除垢、机械除锈；
2)目测分选：相关操作人员通过对清洗完的旧抽油进行筛选，将杆头杆体存在可见超标的旧抽油直接去除，同时将有偏磨与腐蚀的旧抽油也直接去除，随后进入探伤工艺；
3)漏磁探伤机分选：对挑选出来的旧抽油逐次通过漏磁探伤机进行检查，将存在点状缺陷、线状缺陷与面状缺陷的旧抽油剔除；长度小于10mm的缺陷即为点状缺陷，长度大于10mm高度小于3mm的缺陷即为线状缺陷，长度大于10mm并且高于大于3mm的即为面状缺陷；
4)旧抽油杆材质分类：对剩余的旧抽油通过含碳量测定仪进行测定，含碳量为0.17-0.23的即为20CrMoA组，含碳量为0.23-0.28的即为25CrMoA组，含碳量为0.28-0.33的即为30CrMoA组，随后进行特定调质工艺；
5)按照材质进行调质、热校直：对20CrMoA组的旧抽油杆与25CrMoA组的旧抽油杆通过超音频淬火机床调质，在750-800℃下保温30-40min后，再在800-850℃保温10-15min，最后在900-950℃下保温5-20min完成调质达到HY级性能同时再调质过程中完成热校直；30CrMoA组的旧抽油杆直接400-450℃下保温5-10min，再在500-550℃下保温5-10min，最后在700-750℃下保温5-10min完成调质恢复性能达到HL级同时再调质过程中完成热校直；
6)抛丸消除调质应力：将完成调质与热校直的旧抽油杆通过抛丸机进行抛丸处理来消除调质应力，抛丸机射出的弹丸射速为60-110m/s，直径为0.2-3.0mm，处理时间5-10min；
7)机械消除氧化处理；在调质过程中螺纹表面会产生氧化，影响螺纹的正常连接，通过钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转，清理氧化层：
8)接箍组装：将完成清理氧化层的旧抽油杆与油管接箍组装，组合成新的抽油杆；
9)外防腐处理：用内喷漆枪对内壁进行喷漆雾化操作，喷漆枪压力为2-3kg/cm2，前进速度为10-15m/min，油杆整体旋转速度为300转/min，每层涂层厚度为10-15μm，喷涂结束后再200-220℃下烘干处理1h，反复操作2-3次；随后再通过外喷漆枪对外壁以100g/min的压力喷漆，每次厚度为25-30μm，随后再200-220℃下烘干处理1h，反复操作2-3次即可；
10)包装处理：对完成外防腐处理的抽油杆进行包装封存。
进一步的，所述清洗液由以下材料组成：除锈剂10～40％，有机硅化合物1～8％，分散剂0.5～5％，防沉降剂0.5～3％，有机溶剂10～40％，余量为氟碳树脂。
进一步的，所述步骤7)中的钢丝轮采用￠0.5钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转。
进一步的，所述步骤2)中如果相关操作人员发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，或者接头扳手方存在严重管钳咬痕未进行修磨并且未做报废处理的旧抽油杆应直接去除。
旧抽油杆疲劳强度恢复装置，主要包括：清洗池、履带、挑选台、探伤室、测碳室、副履带、20CrMoA组与25CrMoA组调质室、30CrMoA组调质室、抛丸室、机械除氧化室、组装台、外防腐处理室、包装台，所述清洗池通过所述履带与所述挑选台连接，挑选台通过履带与所述探伤室连接，探伤室通过履带与所述测碳室连接，测碳室通过所述副履带与所述30CrMoA组调质室连接并且通过履带与所述20CrMoA组与25CrMoA组调质室连接，20CrMoA组与25CrMoA组调质室通过履带与所述抛丸室连接，30CrMoA组调质室通过副履带与抛丸室连接，抛丸室通过履带与所述机械除氧化室连接，机械除氧化室通过履带与所述组装台连接，组装台通过履带与所述外防腐处理室连接，外防腐处理室通过履带与所述包装台连接。
与现有工艺相比，本发明的有益效果是：本发明通过相关处理对旧的抽油杆进行了恢复疲劳强度的处理，并且再前期工艺中严格规定了需要被去掉的不符合恢复工艺的旧抽油杆参数，并且根据旧抽油杆材质指定了特定的调质工艺与热校直，并且通过抛丸处理消除的调质应力，最后通过机械螺纹打磨掉氧化层，采用现代喷漆为抽油杆进行外部防腐处理，以上的工艺把报废的抽油杆变为新抽油杆，为国家节约了资源，为油田节约了投资资金，减少了因原材料生产对环境的破坏，使废旧的资源得到重复利用。
附图说明
图1是本发明装置示意图；
其中，1-清洗池、2-履带、3-挑选台、4-探伤室、5-测碳室、6-副履带、7-20CrMoA组与25CrMoA组调质室、8-30CrMoA组调质室、9-抛丸室、10-机械除氧化室、11-组装台、12-外防腐处理室、13-包装台。
具体案例
为便于对本发明技术方案的理解，下面将结合附图及具体实施例为例做进一步的解释说明。
实施例1：
本发明的技术方案是旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，主要包括以下步骤：
1碳化除垢、机械除锈；
2目测分选：相关操作人员通过对清洗完的旧抽油进行筛选，将杆头杆体存在可见超标的旧抽油直接去除，同时将有偏磨与腐蚀的旧抽油也直接去除，随后进入探伤工艺；
3漏磁探伤机分选：对挑选出来的旧抽油逐次通过漏磁探伤机进行检查，将存在点状缺陷、线状缺陷与面状缺陷的旧抽油剔除，长度小于10mm的缺陷即为点状缺陷，长度大于10mm高度小于3mm的缺陷即为线状缺陷，长度大于10mm并且高于大于3mm的即为面状缺陷；
4旧抽油杆材质分类：对剩余的旧抽油通过含碳量测定仪进行测定，含碳量为0.17-0.23的即为20CrMoA组，含碳量为0.23-0.28的即为25CrMoA组，含碳量为0.28-0.33的即为30CrMoA组，随后进行特定调质工艺；
5按照材质进行调质、热校直：对20CrMoA组的旧抽油杆与25CrMoA组的旧抽油杆通过超音频淬火机床调质，在750℃下保温30min后，再在800℃保温10min，最后在900℃下保温5min完成调质达到HY级性能同时再调质过程中完成热校直；30CrMoA组的旧抽油杆直接400℃下保温5min，再在500℃下保温5min，最后在700℃下保温5min完成调质恢复性能达到HL级同时再调质过程中完成热校直；
6抛丸消除调质应力：将完成调质与热校直的旧抽油杆通过抛丸机进行抛丸处理来消除调质应力，抛丸机射出的弹丸射速为60m/s，直径为0.2mm，处理时间5min；
7机械消除氧化处理；在调质过程中螺纹表面会产生氧化，影响螺纹的正常连接，通过钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转，清理氧化层：
8接箍组装：将完成清理氧化层的旧抽油杆与油管接箍组装，组合成新的抽油杆；
9外防腐处理：用内喷漆枪对内壁进行喷漆雾化操作，喷漆枪压力为2kg/cm2，前进速度为10m/min，油杆整体旋转速度为300转/min，每层涂层厚度为10μm，喷涂结束后再200℃下烘干处理1h，反复操作2次；随后再通过外喷漆枪对外壁以100g/min的压力喷漆，每次厚度为25μm，随后再200℃下烘干处理1h，反复操作2次即可；
10包装处理：对完成外防腐处理的抽油杆进行包装封存。
其中，清洗液由以下材料组成：氟碳树脂60％，除锈剂10％，有机硅化合物8％，分散剂1％，防沉降剂1％，有机溶剂20％；步骤7中的钢丝轮采用￠0.5钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转；步骤2中如果相关操作人员发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，或者接头扳手方存在严重管钳咬痕未进行修磨并且未做报废处理的旧抽油杆应直接去除。
旧抽油杆疲劳强度恢复装置，主要包括：清洗池1、履带2、挑选台3、探伤室4、测碳室5、副履带6、20CrMoA组与25CrMoA组调质室7、30CrMoA组调质室8、抛丸室9、机械除氧化室10、组装台11、外防腐处理室12、包装台13，清洗池1通过履带2与挑选台3连接，挑选台3通过履带与探伤室4连接，探伤室4通过履带与测碳室5连接，测碳室通过副履带6与30CrMoA组调质室8连接并且通过履带2与20CrMoA组与25CrMoA组调质室7连接，20CrMoA组与25CrMoA组调质室7通过履带2与抛丸室9连接，30CrMoA组调质室8通过副履带6与抛丸室9连接，抛丸室9通过履带2与机械除氧化室10连接，机械除氧化室10通过履带2与组装台11连接，组装台11通过履带2与外防腐处理室12连接，外防腐处理室12通过履带2与包装台13连接。
实施例2：
本发明的技术方案是旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，主要包括以下步骤：
1碳化除垢、机械除锈；
2目测分选：相关操作人员通过对清洗完的旧抽油进行筛选，将杆头杆体存在可见超标的旧抽油直接去除，同时将有偏磨与腐蚀的旧抽油也直接去除，随后进入探伤工艺；
3漏磁探伤机分选：对挑选出来的旧抽油逐次通过漏磁探伤机进行检查，将存在点状缺陷、线状缺陷与面状缺陷的旧抽油剔除，长度小于10mm的缺陷即为点状缺陷，长度大于10mm高度小于3mm的缺陷即为线状缺陷，长度大于10mm并且高于大于3mm的即为面状缺陷；
4旧抽油杆材质分类：对剩余的旧抽油通过含碳量测定仪进行测定，含碳量为0.17-0.23的即为20CrMoA组，含碳量为0.23-0.28的即为25CrMoA组，含碳量为0.28-0.33的即为30CrMoA组，随后进行特定调质工艺；
5按照材质进行调质、热校直：对20CrMoA组的旧抽油杆与25CrMoA组的旧抽油杆通过超音频淬火机床调质，在780℃下保温35min后，再在820℃保温13min，最后在930℃下保温15min完成调质达到HY级性能同时再调质过程中完成热校直；30CrMoA组的旧抽油杆直接420℃下保温8min，再在530℃下保温8min，最后在720℃下保温7min完成调质恢复性能达到HL级同时再调质过程中完成热校直；
6抛丸消除调质应力：将完成调质与热校直的旧抽油杆通过抛丸机进行抛丸处理来消除调质应力，抛丸机射出的弹丸射速为80m/s，直径为1.0mm，处理时间7min；
7机械消除氧化处理；在调质过程中螺纹表面会产生氧化，影响螺纹的正常连接，通过钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转，清理氧化层：
8接箍组装：将完成清理氧化层的旧抽油杆与油管接箍组装，组合成新的抽油杆；
9外防腐处理：用内喷漆枪对内壁进行喷漆雾化操作，喷漆枪压力为2.5kg/cm2，前进速度为13m/min，油杆整体旋转速度为300转/min，每层涂层厚度为12μm，喷涂结束后再210℃下烘干处理1h，反复操作2次；随后再通过外喷漆枪对外壁以100g/min的压力喷漆，每次厚度为17μm，随后再210℃下烘干处理1h，反复操作2次即可；
10包装处理：对完成外防腐处理的抽油杆进行包装封存。
其中，清洗液由以下材料组成：氟碳树脂50％，除锈剂20％，有机硅化合物5％，分散剂2.5％，防沉降剂2.5％，有机溶剂20％；步骤7中的钢丝轮采用￠0.5钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转；步骤2中如果相关操作人员发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，或者接头扳手方存在严重管钳咬痕未进行修磨并且未做报废处理的旧抽油杆应直接去除。
旧抽油杆疲劳强度恢复装置，主要包括：清洗池1、履带2、挑选台3、探伤室4、测碳室5、副履带6、20CrMoA组与25CrMoA组调质室7、30CrMoA组调质室8、抛丸室9、机械除氧化室10、组装台11、外防腐处理室12、包装台13，清洗池1通过履带2与挑选台3连接，挑选台3通过履带与探伤室4连接，探伤室4通过履带与测碳室5连接，测碳室通过副履带6与30CrMoA组调质室8连接并且通过履带2与20CrMoA组与25CrMoA组调质室7连接，20CrMoA组与25CrMoA组调质室7通过履带2与抛丸室9连接，30CrMoA组调质室8通过副履带6与抛丸室9连接，抛丸室9通过履带2与机械除氧化室10连接，机械除氧化室10通过履带2与组装台11连接，组装台11通过履带2与外防腐处理室12连接，外防腐处理室12通过履带2与包装台13连接。
实施例3：
本发明的技术方案是旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，主要包括以下步骤：
1碳化除垢、机械除锈；
2目测分选：相关操作人员通过对清洗完的旧抽油进行筛选，将杆头杆体存在可见超标的旧抽油直接去除，同时将有偏磨与腐蚀的旧抽油也直接去除，随后进入探伤工艺；
3漏磁探伤机分选：对挑选出来的旧抽油逐次通过漏磁探伤机进行检查，将存在点状缺陷、线状缺陷与面状缺陷的旧抽油剔除，长度小于10mm的缺陷即为点状缺陷，长度大于10mm高度小于3mm的缺陷即为线状缺陷，长度大于10mm并且高于大于3mm的即为面状缺陷；
4旧抽油杆材质分类：对剩余的旧抽油通过含碳量测定仪进行测定，含碳量为0.17-0.23的即为20CrMoA组，含碳量为0.23-0.28的即为25CrMoA组，含碳量为0.28-0.33的即为30CrMoA组，随后进行特定调质工艺；
5按照材质进行调质、热校直：对20CrMoA组的旧抽油杆与25CrMoA组的旧抽油杆通过超音频淬火机床调质，在800℃下保温40min后，再在850℃保温15min，最后在950℃下保温20min完成调质达到HY级性能同时再调质过程中完成热校直；30CrMoA组的旧抽油杆直接450℃下保温10min，再在550℃下保温10min，最后在750℃下保温10min完成调质恢复性能达到HL级同时再调质过程中完成热校直；
6抛丸消除调质应力：将完成调质与热校直的旧抽油杆通过抛丸机进行抛丸处理来消除调质应力，抛丸机射出的弹丸射速为110m/s，直径为3.0mm，处理时间10min；
7机械消除氧化处理；在调质过程中螺纹表面会产生氧化，影响螺纹的正常连接，通过钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转，清理氧化层：
8接箍组装：将完成清理氧化层的旧抽油杆与油管接箍组装，组合成新的抽油杆；
9外防腐处理：用内喷漆枪对内壁进行喷漆雾化操作，喷漆枪压力为3kg/cm2，前进速度为15m/min，油杆整体旋转速度为300转/min，每层涂层厚度为15μm，喷涂结束后再220℃下烘干处理1h，反复操作3次；随后再通过外喷漆枪对外壁以100g/min的压力喷漆，每次厚度为30μm，随后再220℃下烘干处理1h，反复操作3次即可；
10包装处理：对完成外防腐处理的抽油杆进行包装封存。
其中，清洗液由以下材料组成：氟碳树脂50％，除锈剂10％，有机硅化合物2％，分散剂5％，防沉降剂3％，有机溶剂30％；步骤7中的钢丝轮采用￠0.5钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转；步骤2中如果相关操作人员发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，或者接头扳手方存在严重管钳咬痕未进行修磨并且未做报废处理的旧抽油杆应直接去除。
旧抽油杆疲劳强度恢复装置，主要包括：清洗池1、履带2、挑选台3、探伤室4、测碳室5、副履带6、20CrMoA组与25CrMoA组调质室7、30CrMoA组调质室8、抛丸室9、机械除氧化室10、组装台11、外防腐处理室12、包装台13，清洗池1通过履带2与挑选台3连接，挑选台3通过履带与探伤室4连接，探伤室4通过履带与测碳室5连接，测碳室通过副履带6与30CrMoA组调质室8连接并且通过履带2与20CrMoA组与25CrMoA组调质室7连接，20CrMoA组与25CrMoA组调质室7通过履带2与抛丸室9连接，30CrMoA组调质室8通过副履带6与抛丸室9连接，抛丸室9通过履带2与机械除氧化室10连接，机械除氧化室10通过履带2与组装台11连接，组装台11通过履带2与外防腐处理室12连接，外防腐处理室12通过履带2与包装台13连接。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：
1)碳化除垢、机械除锈；
2)目测分选：相关操作人员通过对清洗完的旧抽油杆进行筛选，将杆头杆体存在可见超标的旧抽油杆直接去除，同时将有偏磨与腐蚀的旧抽油杆也直接去除，随后进入探伤工艺；
3)漏磁探伤机分选：对挑选出来的旧抽油杆逐次通过漏磁探伤机进行检查，将存在点状缺陷、线状缺陷与面状缺陷的旧抽油杆剔除；
4)旧抽油杆材质分类：对剩余的旧抽油杆通过含碳量测定仪进行测定，含碳量为0.17-0.23的即为20CrMoA组，含碳量为0.23-0.28的即为25CrMoA组，含碳量为0.28-0.33的即为30CrMoA组，随后进行特定调质工艺；
5)按照材质进行调质、热校直：对20CrMoA组的旧抽油杆与25CrMoA组的旧抽油杆通过超音频淬火机床调质，在750-800℃下保温30-40min后，再在800-850℃保温10-15min，最后在900-950℃下保温5-20min完成调质达到HY级性能同时再调质过程中完成热校直；30CrMoA组的旧抽油杆直接400-450℃下保温5-10min，再在500-550℃下保温5-10min，最后在700-750℃下保温5-10min完成调质恢复性能达到HL级同时再调质过程中完成热校直；
6)抛丸消除调质应力：将完成调质与热校直的旧抽油杆通过抛丸机进行抛丸处理来消除调质应力，抛丸机射出的弹丸射速为60-110m/s，直径为0.2-3.0mm，处理时间5-10min；
7)机械消除氧化处理；在调质过程中螺纹表面会产生氧化，影响螺纹的正常连接，通过钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转，清理氧化层：
8)接箍组装：将完成清理氧化层的旧抽油杆与油管接箍组装，组合成新的抽油杆；
9)外防腐处理：用内喷漆枪对内壁进行喷漆雾化操作，喷漆枪压力为2-3kg/cm2，前进速度为10-15m/min，油杆整体旋转速度为300转/min，每层涂层厚度为10-15μm，喷涂结束后再200-220℃下烘干处理1h，反复操作2-3次；随后再通过外喷漆枪对外壁以100g/min的压力喷漆，每次厚度为25-30μm，随后再200-220℃下烘干处理1h，反复操作2-3次即可；
10)包装处理：对完成外防腐处理的抽油杆进行包装封存。
2.如权利要求1所述的旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，其特征在于，步骤2)中对所述旧抽油杆进行清洗的清洗液由以下材料组成：除锈剂10～40％，有机硅化合物1～8％，分散剂0.5～5％，防沉降剂0.5～3％，有机溶剂10～40％，余量为氟碳树脂。
3.如权利要求1所述的旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，其特征在于，所述步骤7)中的钢丝轮采用￠0.5钢丝轮沿螺纹方向互为反向旋转。
4.如权利要求1所述的旧抽油杆疲劳强度恢复工艺，其特征在于，所述步骤2)中如果相关操作人员发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，或者接头扳手方存在严重管钳咬痕未进行修磨并且未做报废处理的旧抽油杆应直接去除。
5.基于权利要求1所述的旧抽油杆疲劳强度恢复工艺的旧抽油杆疲劳强度恢复装置，其特征在于，主要包括：清洗池(1)、履带(2)、挑选台(3)、探伤室(4)、测碳室(5)、副履带(6)、20CrMoA组与25CrMoA组调质室(7)、30CrMoA组调质室(8)、抛丸室(9)、机械除氧化室(10)、组装台(11)、外防腐处理室(12)、包装台(13)，所述清洗池(1)通过所述履带(2)与所述挑选台(3)连接，挑选台(3)通过履带与所述探伤室(4)连接，探伤室(4)通过履带与所述测碳室(5)连接，测碳室通过所述副履带(6)与所述30CrMoA组调质室(8)连接并且通过履带(2)与所述20CrMoA组与25CrMoA组调质室(7)连接，20CrMoA组与25CrMoA组调质室(7)通过履带(2)与所述抛丸室(9)连接，30CrMoA组调质室(8)通过副履带(6)与抛丸室(9)连接，抛丸室(9)通过履带(2)与所述机械除氧化室(10)连接，机械除氧化室(10)通过履带(2)与所述组装台(11)连接，组装台(11)通过履带(2)与所述外防腐处理室(12)连接，外防腐处理室(12)通过履带(2)与所述包装台(13)连接。
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