專利名稱：一種復(fù)新超高強(qiáng)度抗變形、防腐油井管及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)新超高強(qiáng)度抗變形、防腐油井管及其工藝，屬于采油工 程中油井管的制造和復(fù)新的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在油氣開發(fā)時，現(xiàn)有油井管在工作中承受多種載荷和不同腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合 作用，大大降低了油井管的使用壽命，油井管需要定期更換，多年來各油田更 換下來大量的廢舊油井管，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。目前，對舊油井管的修復(fù)只是簡單的重復(fù)挑扣，不能從根本上提高油井管 性能，費(fèi)時、費(fèi)力、影響油田作業(yè)。因此，把舊油井管復(fù)新，使其達(dá)到一定高 強(qiáng)度抗拉、抗壓、抗變形性能、防腐性能，是充分利用閑置舊油井管資源，降 低油田開采成本的重要措施。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)新超高強(qiáng)度抗變形、防腐油井管及其工藝，通 過合理的工藝流程，使舊油井管具有優(yōu)異的高強(qiáng)度抗拉、抗壓、抗變形性能和 防腐性能。' 本發(fā)明是一種加強(qiáng)了焊縫部位強(qiáng)度、具有防腐耐磨層、表面有強(qiáng)化處理層 的復(fù)新油井管。該油井管由油井管管體與兩端外加厚端頭連接構(gòu)成，其中油井 管管體的兩端鐓粗壁厚外加厚與兩端外加厚端頭連接；油井管管體的內(nèi)外表面 有塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層；兩端外加厚端頭的外表面除去螺紋部分有一層自 熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域有鍍鎢合金防腐耐磨層；油井 管管體的表面強(qiáng)化處理層有三種方式，第一種方式是外表面有高頻淬火的強(qiáng)化 處理層，第二種方式是內(nèi)、外表面有等離子淬火的強(qiáng)化處理層，第三種方式是 內(nèi)、外表面有激光淬火的強(qiáng)化處理層。本發(fā)明的工藝，主要是通過選管、清洗、矯直、探傷、定尺、平端面、管 頭鐓粗、大爐回火、摩擦焊接、焊縫精加工、焊縫回火、焊縫無損探傷、表面 強(qiáng)化處理、防腐處理工序使舊油井管達(dá)到高強(qiáng)度抗拉、抗壓、抗變形、防腐的 目的。'首先對退役的舊油井管依次進(jìn)行選管、清洗、矯直、探傷、定尺、平端 面，然后進(jìn)行管頭鐓粗，把油井管管體兩端需焊接部位鐓粗使其壁厚外加厚為管體壁厚的1.02 3倍，管頭鐓粗后整體進(jìn)行大爐回火，消除舊油井管內(nèi)應(yīng)力 及管頭鐓粗加熱時產(chǎn)生的熱影響區(qū)，大爐回火后油井管兩端再與外加厚端頭進(jìn) 行摩擦焊接，外加厚端頭焊接前主要依次經(jīng)過無損探傷、車螺紋、防腐處理工 序，其中防腐處理分兩步，第一步外加厚端頭外表面除去螺紋部分噴涂一層自 熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，第二步外加厚端頭內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域進(jìn)行鍍鎢合 金，形成鍍鎢合金防腐耐磨層，油井管兩端與外加厚端頭摩擦焊接完成后依次 進(jìn)行焊縫精加工、焊縫回火、焊縫無損探傷，然后對合格的油井管進(jìn)行表面強(qiáng) 化處理，表面強(qiáng)化處理有三種方式，第一種方式是用高頻淬火機(jī)床對油井管外表面進(jìn)行高頻淬火，處理淬硬層深度為C).05 3腿，硬度HRC20 60;第二種 方式是用等離子淬火機(jī)床對油井管內(nèi)、外表面進(jìn)行等離子淬火，處理淬硬層深 度為0.03 2rnrn，淬硬層在油井管管體內(nèi)、外表面上呈網(wǎng)狀分布，硬度服C20 60;第三種方式是用激光淬火機(jī)床對油井管內(nèi)、外表面進(jìn)行激光淬火，處理淬 硬層深度為0. 1 2mm，硬度服C20 60。油井管表面強(qiáng)化處理完成后，最后對 油井管進(jìn)行防腐處理，先用專用設(shè)備對油井管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，然后用 專用涂裝設(shè)備在油井管兩端焊縫之間油井管管體的內(nèi)、外表面靜電涂敷固化塑 化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層，其厚度為0.02 0.50mm，塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層與 '外加厚端頭外表面的自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層、外加厚端頭內(nèi)表面的鍍鴨合 金防腐耐磨層焊縫交界處重疊覆蓋，塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層具有涂層硬度好 且有彈性、附著力好、抗沖擊強(qiáng)度大、防腐耐磨的特點(diǎn)。 采用本發(fā)明的有益效果是1、 復(fù)新油井管由于增加了兩端摩擦焊接部位管體的壁厚，保證了該部位 的強(qiáng)度大于油井管管體的強(qiáng)度，因而克服了純摩擦焊接油井管焊縫薄弱的致命 弱點(diǎn)，因此可減少摩擦焊接油井管焊縫區(qū)域的斷裂事故，從而延長油井管的使 用壽命。2、 復(fù)新油井管由于外加厚端頭的內(nèi)表面及螺紋區(qū)域鍍鎢合金防腐耐磨層、 外加厚端頭外表面自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層和管體內(nèi)、外表面塑化改性環(huán)氧 粉末防護(hù)層的存在，提高了油井管及其螺紋的防腐、耐磨強(qiáng)度，延長了油井管 的使用壽命，降低了油氣井開采成本。3、 復(fù)新油井管表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，不管是外表面進(jìn)行高頻淬火、內(nèi)、外表面進(jìn)行等離子淬火，還是內(nèi)、外表面進(jìn)行激光淬火，都提高了油井管表面強(qiáng) 度，延長了油井管的使用壽命。4、采用本發(fā)明復(fù)新的油井管，不但提高了油井管抗拉、抗壓、抗變形、 防腐強(qiáng)度，延長了油井管使用壽命，而且可以作為深油井的油井管使用。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖。圖2是本發(fā)明復(fù)新油井管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中1、外加厚端頭，2、焊縫，3、油井管管體，4、塑化改性環(huán)氧粉 末防護(hù)層，5、自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，6、鍍鎢合金防腐耐磨層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。首先對退役的舊油井管進(jìn)行選 管，對斷裂、腐蝕嚴(yán)重的油井管應(yīng)剔除出來，將剩下的油井管放到專用清洗設(shè) 備上清洗，除去內(nèi)外表面油污、污垢。之后采用矯直機(jī)對油井管進(jìn)行矯直處理， 以達(dá)到直線度要求。對矯直后的油井管用漏磁探傷機(jī)進(jìn)行整體探傷，以檢查管 體是否有缺陷。對檢測合格的油井管進(jìn)行定尺、平端面。對平端面后的油井管 用平鍛機(jī)進(jìn)行管頭鐓粗，把油井管管體兩端需焊接部位鐓粗使其壁厚加厚為管 '體壁厚的1. 02 3倍，兩端管頭鐓粗長度為50 300mm。然后對鐓粗后的油井 管用大爐進(jìn)行整體回火，回火溫度500 65'(TC，保溫時間40 150分鐘，回火 速度20 100根/h。外加厚端頭焊接前要經(jīng)過無損探傷、車螺紋、防腐工序， 首先對外加厚端頭進(jìn)行無損探傷，以檢查外加厚端頭管料是否有缺陷，對檢測 合格管料進(jìn)行車螺紋加工，之后對外加厚端頭進(jìn)行防腐處理，用專用噴涂設(shè)備 對外加厚端頭外表面除去螺紋部分噴涂一層自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，預(yù)熱 溫度200 50(TC，噴槍移動速度100 800腿/min，工件旋轉(zhuǎn)速度60 300rpm， 重熔溫度600 1200。C，涂層厚度為0. 02 0. 50腿，之后用鍍鎢合金設(shè)備對外 加厚端頭內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域進(jìn)行鍍鎢合金，沉積速度20 45um/h，電流密 度5 10A/dm2，槽壓3 10V，鍍后加工在200 400。C烘烤1 3小時，形成鍍 鎢合金防腐耐磨層，其厚度為0. 02 0. 50mm，硬度服C26 65。然后用摩擦焊 機(jī)對回火后的油井管管體與外加厚端頭進(jìn)行摩擦焊接，轉(zhuǎn)速為950 1500rpm， 摩擦壓力30X 106 60X 106N/m2，摩擦?xí)r間10 35s，頂鍛速度3 10誦/s，鍛保持時間10 30s，焊縫表面溫度1000 1400°C，焊接速度為40 70端頭 /h，摩擦焊接完成后在焊縫表面溫度800 95(TC時對焊縫噴水淬火，噴水流量 0. 5 6m3/h。油井管管體與外加厚端頭摩擦焊接完成后用專用設(shè)備進(jìn)行焊縫精 加工，去除油井管內(nèi)外表面焊縫擠出的多余巻邊。對焊縫精加工后的油井管進(jìn) 行中頻焊縫回火，保溫時間2 6分鐘，加熱溫度400 65(TC。對中頻焊縫回 火后的油井管進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，表面強(qiáng)化處理有三種方式，第一種方式是用 高頻淬火機(jī)床對油井管外表面進(jìn)行高頻淬火，其油井管行走速度為0.3 5m/min，高頻頻率為20 50khz，待加熱油井管至500 100(TC時噴水淬火， 噴水流量0. 5 6m7h，淬硬層深度0. 05 3腿，硬度HRC20 60;第二種方式 是用等離子淬火機(jī)床對油井管內(nèi)、外表面進(jìn)行等離子淬火，等離子弧能量密度 為1000 100000w/cm2，掃描寬度0. 5 30mrn，內(nèi)外等離子槍沿油井管軸向移 動速度O. 5 100腿/s，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 150rpm，噴水流量0. 5 6m7h，處 理淬硬層深度為0. 03 2mm，淬硬層在油井管管體內(nèi)、外表面上呈網(wǎng)狀分布， 單個網(wǎng)格表面積范圍1 400mm2，硬度HRC20 60;第三種方式是用激光淬火機(jī) 床對油井管內(nèi)、外表面進(jìn)行激光淬火，對油井管管體激光淬火之前，內(nèi)外表面 先要進(jìn)行黑化處理，黑化處理之后用激光束對油井管內(nèi)外表面進(jìn)行照射，激光 '束功率密度為1500 50000w/cm2，掃描寬度0. 5 30醒，內(nèi)外掃描頭沿油井管 軸向移動速度O. 5 30腿/s，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 150rpm，噴水流量O. 5 6m7h， 處理淬硬層深度為0. 1 2mm，硬度服C20 60。油井管表面強(qiáng)化處理之后進(jìn)行 防腐處理，先用專用設(shè)備對油井管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，最后用專用涂裝設(shè) 備將油井管內(nèi)外表面焊縫之間區(qū)域靜電涂敷固化塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層，加 熱溫度100 50(TC，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 200rpm，油井管軸向移動速度為0. 5 50mm/s，塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層厚度為0. 02 0. 50mm，塑化改性環(huán)氧粉末防 護(hù)層與外加厚端頭外表面的自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層、外加厚端頭內(nèi)表面的 鍍鎢合金防腐耐磨層焊縫交界處重疊覆蓋。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)新超高強(qiáng)度抗變形、防腐油井管由油井管管體與兩端外加厚端頭連接構(gòu)成，其特征在于該油井管管體的內(nèi)外表面焊縫之間區(qū)域有塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層，其厚度為0.02～0.50mm；兩端外加厚端頭的外表面除去螺紋部分有一層自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，其厚度為0.02～0.50mm，內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域有鍍鎢合金防腐耐磨層，其厚度為0.02～0.50mm；油井管管體的兩端管頭鐓粗壁厚外加厚與兩端外加厚端頭連接，其壁厚外加厚為管體壁厚的1.02～3倍，兩端管頭鐓粗長度為50～300mm；油井管管體的表面有強(qiáng)化處理層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井管的工藝，主要通過選管、清洗、矯直、探 傷、定尺、平端面、管頭鐓粗、大爐回火、摩擦焊接、焊縫精加工、焊縫回火、 焊縫無損探傷、表面強(qiáng)化處理、防腐處理工序使舊油井管達(dá)到高強(qiáng)度抗拉、抗 壓、抗變形、防腐的目的，其特征在于在平端面之后管頭鐓粗是通過鍛造使 油井管兩端需焊接部位壁厚外加厚；外加厚端頭焊接前要經(jīng)過無損探傷、車螺 紋、防腐處理工序，其中的防腐處理是用噴涂設(shè)備對外加厚端頭外表面除去螺 紋部分噴涂一層自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，然后用鍍鎢合金設(shè)備對外加厚端 頭內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域進(jìn)行鍍鎢合金，形成防腐耐磨層；在焊縫無損探傷后的 表面強(qiáng)化處理方式可以為外表面進(jìn)行高頻淬火或內(nèi)、外表面進(jìn)行等離子淬火或 .內(nèi)、外表面進(jìn)行激光淬火；油井管表面強(qiáng)化處理之后進(jìn)行防腐處理，用專用涂 裝設(shè)備將油井管內(nèi)、外表面焊縫之間區(qū)域靜電涂敷固化塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù) 層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述對外加厚端頭外表面除 去螺紋部分的噴涂自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，預(yù)熱溫度200 50(TC，噴槍移 動速度100 800腿/min，工件旋轉(zhuǎn)速度60 300rpm，重熔溫度600 1200°C 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述對外加厚端頭內(nèi)表面及 外螺紋區(qū)域進(jìn)行鍍轉(zhuǎn)合金處理，沉積速度20 45um/h，電流密度5 10A/dm2， 槽壓3 10V，鍍后加工在200 40(TC烘烤1 3小時，形成鍍鎢合金防腐耐磨 層硬度服C26 65。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述在焊縫無損探傷后的表 面強(qiáng)化處理方式可以為外表面高頻淬火，其油井管行走速度為0. 3 5m/min，高 頻頻率為20 50khz，待加熱油井管至500 100CrC時噴水淬火，噴水流量0. 5 6mVh，淬硬層深度0. 05 3mm，硬度HRC20 60。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述在焊縫無損探傷后的表 面強(qiáng)化處理方式可以為內(nèi)、外表面進(jìn)行等離子淬火，等離子弧能量密度為1000 100000w/cm2，掃描寬度0. 5 30mm，內(nèi)外等離子槍沿油井管軸向移動速度0. 5 100mm/s，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 150rpm，噴水流量0. 5 6m3/h，淬硬層在油井管 管體內(nèi)、外表面上呈網(wǎng)狀分布，單個網(wǎng)格表面積范圍1 400mm2，淬硬層硬度 HRC20 60。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述在焊縫無損探傷后的表 面強(qiáng)化處理方式可以為內(nèi)、外表面進(jìn)行激光淬火，激光束功率密度為1500 50000 w/cm2，掃描寬度0.5 30mm，內(nèi)外掃描頭沿油井管軸向移動速度0. 5 30腿/s，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 150rpm，噴水流量0. 5 6m7h，處理淬硬層深度為 0. 1 2mm，石更度HRC20 60。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述在油井管表面強(qiáng)化處理 之后進(jìn)行防腐處理，是先用專用設(shè)備對油井管內(nèi)外表面進(jìn)行噴砂處理，最后用 專用涂裝設(shè)備將油井管內(nèi)外表面焊縫之間區(qū)域靜電涂敷固化塑化改性環(huán)氧粉末 防護(hù)層，加熱溫度100 50CTC，油井管旋轉(zhuǎn)速度5 200rpm，油井管軸向移動 .速度為0. 5 50mm/s。
全文摘要
一種復(fù)新超高強(qiáng)度抗變形、防腐油井管及其工藝，屬于采油工程中油井管的制造和復(fù)新的技術(shù)領(lǐng)域。該油井管由油井管管體與兩端外加厚端頭連接構(gòu)成，油井管管體的內(nèi)外表面焊縫之間區(qū)域有塑化改性環(huán)氧粉末防護(hù)層；兩端外加厚端頭的外表面除去螺紋部分有一層自熔高強(qiáng)度合金防腐耐磨層，內(nèi)表面及外螺紋區(qū)域有鍍鎢合金防腐耐磨層；油井管管體的兩端管頭鐓粗壁厚外加厚與兩端外加厚端頭連接；油井管管體的表面有強(qiáng)化處理層。該油井管的工藝，主要通過選管、清洗、矯直、探傷、定尺、平端面、管頭鐓粗、大爐回火、摩擦焊接、焊縫精加工、焊縫回火、焊縫無損探傷、表面強(qiáng)化處理、防腐處理工序使舊油井管達(dá)到高強(qiáng)度抗拉、抗壓、抗變形、防腐的目的。
文檔編號C21D1/06GK101307676SQ20071001443
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者張居國, 張智峰, 楊新房, 辛民昌 申請人:九環(huán)機(jī)械股份有限公司