CN2127962Y - 摩擦焊接抽油杆 - Google Patents

Abstract

一种摩擦焊接抽油杆，采用摩擦焊接将两个加工 好的杆头焊接在经过热处理和校直的等直径杆体的 两端，或将两个加工好的、带台肩的外螺纹接头焊在， 经过热处理和机加工的抽油杆的台肩上，焊后在摩擦 焊机上直接进行接头的形变热处理。杆头可采用常 规结构，也可采用特殊结构。这种抽油杆简化了加工 工艺，改善了劳动条件，节约了贵重的合金钢材，降低 了生产成本，提高了外螺纹接头的强度和焊接区的综 合力学性能，提高了抽油杆的疲劳性能。

Description

本实用新型涉及一种摩擦焊接抽油杆，它是有杆泵采油设备中的重要部件。

普通钢制实心抽油杆的头部通常采用镦锻成形。镦锻时抽油杆的端头要局部加热到1000℃以上，形成锻造热影响区。该区的疲劳强度降低，抽油杆服役时常常在此区发生断裂；其次，当杆体采用高频表面感应淬火等强化工艺强化后，外螺纹接头的强度相对变弱，抽油杆服役时引起外螺纹接头断裂；再之，镦锻时加热设备和杆头的温度较高，噪音和振动较大，工人的工作环境较差，振动还影响了厂房和设备的寿命。先进的摩擦焊接工艺具有焊接质量高、自动化程度高、焊接质量稳定、焊接效率高、可对异种金属进行焊接等优点。抽油杆是细长杆，仅两端头需要加工，很适合采用摩擦焊接工艺。美国和德国采用摩擦焊接将基本成形的两个杆头焊接到经过热处理的杆体两端，再通过局部热处理来提高焊接区的综合机械性能，但是焊缝的韧性仍低于母材，而且局部热处理的热影响区成了摩擦焊接抽油杆的薄弱区。阿塞拜疆巴库石油机械科研工艺研究所生产的摩擦焊接抽油杆，采用摩擦焊接将两个加工好的杆头与两端镦粗、经热处理的杆体焊在一起。这种抽油杆的焊缝选在杆头与杆体的镦粗部位，不需进行整体热处理，锻造与机加工也比较容易，但是杆体的两端仍需进行锻造，不能消除锻造热影响区。中国专利CN90108662.2公布了一种摩擦焊焊接接头形变热处理的方法及装置，它使焊接接头得到相变强韧化的同时，又保存了接头在焊接过程中将得到的形变强韧化效果，既克服了摩擦焊接接头韧性差的缺点，又提高了焊件的生产效率，节约了能源。

本实用新型的目的在于提供一种用摩擦焊焊接的抽油杆，它简化了加工工艺，节约了贵重的合金钢材，降低了生产成本，提高了外螺纹接头的强度和焊接区的综合力学性能，提高了抽油杆的疲劳强度。

本实用新型的目的是这样实现的：采用摩擦焊接将两个已加工好的杆头焊在经过热处理和校直的等直径的杆体两端，或将两个已加工好的、带台肩的外螺纹接头焊在经过热处理及加工的抽油杆两端的台肩上，焊接后在摩擦焊机上直接进行接头形变热处理，杆头可采用标准结构也可采用特殊结构，杆头和杆体，或带台肩的外螺纹接头和抽油杆的其它部位的材料及其热处理工艺可以相同或不同。

也就是说本实用新型提供的是一种摩擦焊接抽油杆。该抽油杆的结构之一，是采用摩擦焊接将两个已加工好的外螺纹杆头或一个内螺纹杆头和一个外螺纹杆头焊接在经过热处理和校直的等直径的杆体的两端。杆头结构可以采用常规结构或特殊结构。常规结构的杆头由外螺纹接头、台肩、扳手方颈、凸缘和圆弧过渡区组成。常规结构杆头的尺寸可以采用或不采用API（美国石油学会）抽油杆规范的尺寸。特殊结构的杆头由外螺纹接头或内螺纹接头、台肩、扳手方颈、圆柱体和圆弧过渡区组成，外螺纹接头或内螺纹接头、台肩的外径、扳手方颈和圆弧过渡区的尺寸，可以采用或不采用API抽油杆规范的尺寸。杆头和杆体的材料及其热处理工艺可以相同或不同。该抽油杆的结构之二，是采用摩擦焊接将两个已加工好的、带台肩的外螺纹接头焊在经过热处理和加工的抽油杆两端的台肩上，其杆头的台肩较长，焊缝置于台肩的中部，除此以外，其杆头结构与常规结构或特殊结构相同。带台肩的外螺纹接头和抽油杆的其它部位的材料及其热处理工艺可以相同或不同。

本实用新型由于在焊接前对杆头和杆体，或带台肩的外螺纹接头和抽油杆的其它部位，分别进行热处理和机加工，焊接后不需进行整体热处理，因此，简化了加工工艺。由于焊后不进行局部热处理，不存在局部热影响区；焊后进行焊接区的形变热处理，提高了焊缝的韧性；当采用两个杆头焊接在等直径杆体两端的结构时，杆体的两端不需进行镦锻，不存在锻造热影响区，从而提高了抽油杆焊接区和整体的疲劳强度。当杆头或带台肩的外螺纹接头和内螺纹接头采用机械性能高于杆体或抽油杆其它部位的材料时，提高了螺纹接头的强度，因此可采用尺寸较小的螺纹接头，使其与杆体等强度，相应的接箍的外径减少，减小了接箍服役时的活塞效应，并节约了大量昂贵的合金钢材。由于摩擦焊接的自动化程度较高，改善了劳动条件。由于简化了加工工艺，节约了贵重的钢材，提高了生产效率，因此，降低了生产成本。这种抽油杆的加工工艺不仅可用于新抽油杆的制造，还可用于旧抽油杆的修复。

本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图给出。

图1是采用标准结构杆头的摩擦焊接抽油杆端部的结构图。

图2、图4是采用特殊结构杆头的摩擦焊接抽油杆端部的结构图。

图3是焊缝设在台肩中部的摩擦焊接抽油杆端部的结构图。

下面结合附图进一步说明本实用新型的结构和原理。

图1所示的摩擦焊接抽油杆系采用摩擦焊将加工好的杆头和经过热处理和校直的等直径的杆体7通过焊缝6焊在一起，焊缝的两边直径，焊接后在摩擦焊机上直接进行接头的形变热处理，以提高焊接区的疲劳性能，再除去飞边，并对焊缝进行无损探伤。杆头采用常规结构，它由外螺纹接头1、台肩2、扳手方颈3、凸缘4和圆弧过渡区5组成。这些结构尺寸可以采用也可不采用API抽油杆规范的尺寸。杆头和杆体的材料及其热处理工艺可以相同也可以不同。当杆头采用低合金钢，而杆体采用普通碳素钢，或杆头采用高强度合金钢，而杆体采用低合金钢时，就可以提高外螺纹接头的强度，因此可以采用较小尺寸的外螺纹接头，使其与杆体等强度，相应的接箍外径减小，减少了接箍服役时的活塞效应，并节约了大量昂贵的合金钢材。

图2所示的摩擦焊接抽油杆，其加工工艺与采用标准结构杆头的摩擦焊接抽油杆相同。其区别在于杆头采用特殊结构，它由外螺纹接头1、台肩2、扳手方颈3、圆柱体8和圆弧过渡区5组成。外螺纹接头1、台肩2的外径、扳手方颈3和圆弧过渡区5的尺寸符合API抽油杆规范的要求，以便于和标准接箍连接，采用常规的吊卡和抽油杆钳。圆柱体8的外径等于或略小于台肩2的外径，其中部四个互成90°的面上加工出扳手方颈。特殊结构杆头的上述尺寸也可不采用API抽油杆规范的尺寸。杆头通过焊缝6与杆体7焊在一起。杆头和杆体的材料及其热处理工艺可以相同，也可以不同。

图3所示的摩擦焊接抽油杆，焊缝6置于左台肩2和右台肩2′之间，其杆头结构除台肩较长外，其余与图1的标准结构相同。经热处理和机加工的、带左台肩2的外螺纹接头1，与经热处理和机加工的抽油杆其它部位（右台肩2′、扳手方颈3、凸缘4、圆弧过渡区5和杆体7）通过焊缝6焊接在一起。其杆头结构除台肩外也可采用特殊结构。焊接后在摩擦焊机上直接进行接头的形变热处理，除去飞边，并对焊缝进行无损探伤。外螺纹接头1和左台肩2采用的材料及其热处理工艺，可以和抽油杆的其它部位相同或不同。当外螺纹接头1和左台肩2采用的材料的疲劳强度高于抽油杆其它部位时，可采用较小尺寸的外螺纹接头。

图4所示的摩擦焊接抽油杆，其加工工艺与采用标准结构杆头的摩擦焊接抽油杆相同。其区别在于杆头采用特殊结构，它由内螺纹接头9、扳手方颈3、圆柱体8和圆弧过渡区5组成。内螺纹接头9、扳手方颈3和圆弧过渡区5的尺寸符合API抽油杆规范的要求，以便于和标准接箍连接，采用常规的吊卡和抽油杆钳。圆柱体8的外径等于内螺纹接头9的外径，其中部四个互成90°的面上加工出扳手方颈。特殊结构杆头的上述尺寸也可不采用API抽油杆规范的尺寸。杆头通过焊缝6与杆体7焊在一起。杆头和杆体的材料及其热处理工艺可以相同，也可以不同。

这种摩擦焊接抽油杆，其一端杆头采用图4所示的结构，另一端杆头采用图2所示的结构。利用这种抽油杆组成抽油杆柱时，一根抽油杆的外螺纹接头与另一根抽油杆的内螺纹接头连接在一起，不必用接箍。

Claims (6)

1、一种摩擦焊接抽油杆，其特征在于：该抽油杆由外螺纹接头、台肩、扳手方颈、凸缘、圆弧过渡区和杆体组成，采用摩擦焊的焊缝可以设在杆体上，也可以设在台肩上。

2、如权利要求1所述的摩擦焊接抽油杆，其特征是：采用摩擦焊接将两个已加工好的外螺纹杆头或一个内螺纹杆头和一个外螺纹杆头焊接在经过热处理和校直的等直径杆体的两端。

3、如权利要求1所述的摩擦焊接抽油杆，其特征是：采用摩擦焊接将两个已加工好的、带台肩的外螺纹接头焊接在经过热处理和加工的抽油杆两端的台肩上。

4、如权利要求1或2或3所述的摩擦焊接抽油杆，其特征在于：杆头上设有圆柱体，该圆柱体的外径等于或略小于台肩的外径，其中部四个互成90°的面上制成扳手方颈。

5、如权利要求3所述的摩擦焊接抽油杆，其特征在于：杆头的台肩较长，焊缝置于台肩的中部。

6、如权利要求1或2或3所述的摩擦焊接抽油杆，其特征在于：所述的杆头和杆体或带台肩的外螺纹接头和抽油杆其它部位的材料及其热处理工艺可以相同，也可以不同。

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