CN1718773A - 一种超高强度抽油杆制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超高强度抽油杆制造工艺，其制造工艺为：将钢制高强度抽油杆经过频率范围为4000～12000Hz的感应加热设备进行感应加热表面淬火。本发明减少了杆头感应表面淬火时截面变化大的影响，不用因改变杆头形状而改变模具，未增加工艺复杂度的前提下，保证了杆头淬硬层连续性，在两端处于拉伸状态下对抽油杆进行处理时，使其在加热后喷水淬火时不会发生附加变形，保证了淬火处理后抽油杆的质量，采用本发明的频率范围，其加热快、提高了淬火速度和生产效率；电效率高，能耗明显降低，可大幅度减少投资和减低生产成本。本发明工艺可以作为旧高强度抽油杆修复工艺，提高产品的利用率。

Description

一种超高强度抽油杆制造工艺
一、技术领域：本发明涉及一种制造工艺，尤其是涉及一种对高强度抽油杆进行表面淬火的制造工艺，属于抽油杆的制造工艺领域。
二、背景技术：目前，在超高强度抽油杆制造工艺中，为了获得比高强度抽油杆更高的承载能力，采用了频率为23000～35000Hz和250000Hz以上的感应加热表面淬火，如附图1所示，由于抽油杆头部形状复杂，在采用较高频率电流进行表面淬火时受截面变化大的影响会造成淬硬层不连续，不能保证处理后抽油杆的性能。为了避免出现上述缺陷，通常采用了改变杆头形状来减小截面变化的手段，所以须采用改变抽油杆的制造模具，不但增加了工艺的复杂性，而且仍不能完全消除该缺陷，因此在使用中不得不降低使用载荷，限制其功能发挥，另外，采用原淬火工艺加热淬火，速度慢、工效低，由于原加热频率高，其电效率较低，耗能大、成本高。
三、发明内容：
1、发明目的：本发明提供一种超高强度抽油杆制造工艺，其目的是解决在传统的超高强度抽油杆制造工艺中，由于抽油杆头部复杂结构，其截面变化大，造成抽油杆头部淬硬层不连续，且原工艺存在淬火速度慢、工效低，耗能大、成本高的问题。
2、技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：将钢制高强度抽油杆经过频率范围为4000～12000Hz的感应加热设备进行感应加热表面淬火。
高强度抽油杆在进行表面淬火时，两端处于拉伸状态下，表面层加热至820～920℃喷水淬火。
喷水冷却时水温为20～35℃、水流量为0.1～0.15M3/min，使抽油杆温度保持在180～220℃范围内，在拉伸状态下自身回火。
对杆头采用0m/min～0.2m/min低相对运动速度、低功率、大容量加热，对杆身采用3.2～4.5m/min较高相对运动速度、大功率、较小容量加热。
采用权利要求1所述的工艺，对油井服役后的旧高强度抽油杆进行处理后，使其达到原有强度水平，作为对油井服役后的抽油杆的一种修复工艺。
3、优点及效果：通过本发明技术方案的实施，能够很好地解决在传统的超高强度抽油杆制造工艺中，由于抽油杆头部复杂结构，受其截面变化大的影响，造成抽油杆头部淬硬层不连续，使超高强度抽油杆达不到行业标准要求，而且原工艺需改变模具的形状，增加了工艺的复杂性，并且原工艺存在淬火速度慢、工效低，耗能大、成本高的问题。本发明减少了杆头感应淬火时截面变化大的影响，保证了杆头淬硬层连续性，也无须改变模具的形状，工艺简单，加热快、提高了淬火速度和生产效率；由于采用的频率范围的原因，其电效率高，能耗明显降低，可大幅度减少投资和减低生产成本，本发明使抽油杆两端处于拉伸状态下对抽油杆进行处理，使其在加热后喷水淬火时不会发生附加变形，保证了淬火处理后抽油杆的质量，本发明的工艺对油井服伇后的旧高强度抽油杆进行修复处理后，提高了产品的利用率，降低了成本。
四、附图说明：附图1为本发明高强度抽油杆结构示意图；
              附图2为图1中A-A处的剖视图。
五、具体实施方式：
本发明一种超高强度抽油杆制造工艺，是在任一种钢制高强度抽油杆的基础上进行处理，如附图1所示，传统的钢制高强度抽油杆分为三部分，杆头1、杆身2、螺纹部分3；杆身2是一根细长的圆钢，杆头1是圆钢经过锻造而成的，是由圆柱体、四方体、球体和锥体组成的截面大小形状变化较大的复杂几何体，螺纹部分是抽油杆的连接部位，杆头1和杆身2是本发明工艺要进行表面淬火部分；如附图2所示，其中由于4、5、9等处不同几何体连接处的存在，以及6、7、8等处截面变化大的要求，增加4、5、9值和降低6、7、8处的截面变化将使锻造工艺难度大幅增加，且降低了使用性能，所以为了保证淬火加热的性能，本发明将传统的钢制高强度抽油杆两端处于拉伸状态下安装在电流频率为8500HZ感应加热设备上，通过感应设备上的感应加热器对钢制高强度抽油杆进行感应加热至820～920℃喷水淬火，喷水冷却时水温为20～35℃、水流量为0.13M3/min，使抽油杆温度保持在180～220℃范围内，在拉伸状态下空冷，完成自身回火；对杆头采用0m/min～0.2m/min低相对运动速度、低功率、大容量加热，对杆身采用3.3m/min较高相对运动速度、大功率、较小容量加热。
经本发明工艺处理后的高强度的抽油杆，许用应力较原杆提高35％以上，其性能较大幅度提高。
实施例2：
将高强度抽油杆在两端拉伸状态下采用频率范围在10000Hz的感应加热电源将抽油杆加热至820～920℃喷水淬火，喷水冷却时水温为20～35℃、水流量为0.15M3/min，控制水的流量使抽油杆冷却至180～220℃范围内，然后空冷，完成自身回火，对杆头采用0m/min～0.2m/min低相对运动速度、低功率、大容量加热，对杆身采用3.5m/min较高相对运动速度、大功率、较小容量加热。即得表面形成连续淬硬层的超高强度抽油杆。
本发明工艺在频率8500Hz或10000Hz时，在拉伸状态下对抽油杆进行感应加热处理后，可以很好地消除截面变化大的影响，不用因改变抽油杆杆头形状而改变抽油杆模具，未增加工艺复杂度的前提下，可以在高强度抽油杆的杆头等表面形成连续的淬硬层，并且其在两端拉伸状态下对抽油杆进行处理，使高强度抽油杆在表面淬火时不发生附加变形，而且较大幅度提高了抽油杆的强度，成为超高强度抽油杆。本发明工艺对在油井服役后降低了承载能力和疲劳寿命的旧高强度抽油杆处理后，使其达到原有强度水平，并且本工艺在处理时，使抽油杆两端处于拉伸状态进行处理，可以修复旧抽油杆在工作过程中造成的变形，使其回复原来的状态，所以本发明也可做为对油井服役后的抽油杆的一种修复工艺。

Claims (5)

1、一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：将钢制高强度抽油杆经过频率范围为4000～12000Hz的感应加热设备进行感应加热表面淬火。
2、根据权利要求1所述的一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：高强度抽油杆在进行表面淬火时，两端处于拉伸状态下，表面层加热至820～920℃喷水淬火。
3、根据权利要求2所述的一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：喷水冷却时水温为20～35℃、水流量为0.1～0.15M3/min，使抽油杆温度保持在180～220℃范围内，在拉伸状态下自身回火。
4、根据权利要求1所述的一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：对杆头采用0m/min～0.2m/min低相对运动速度、低功率、大容量加热，对杆身采用3.2～4.5m/min较高相对运动速度、大功率、较小容量加热。
5、根据权利要求1所述的一种超高强度抽油杆制造工艺，其特征在于：采用权利要求1所述的工艺，对油井服役后的旧高强度抽油杆进行处理后，使其达到原有强度水平，作为对油井服役后的抽油杆的一种修复工艺。
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