專利名稱：一種防腐超高強度抽油光桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種防腐超高強度抽油光桿。
背景技術(shù)：
抽油機井一直以來都是國內(nèi)外油田的主要采油方式，隨著當前深油井、稠油井和高含水井的不斷增多，抽油光桿的作用和性能就日漸重要。然而，抽油光桿的實際工作環(huán)境卻十分惡劣，不僅要承受日益加大的載荷，而且要在油井產(chǎn)出液和大氣等環(huán)境中被腐蝕。因此，目前的抽油光桿必須在承載能力和耐腐蝕性能兩方面不斷提高，以滿足不斷惡劣的服役環(huán)境。
當前，抽油光桿的改進有兩個趨勢一是提高普通光桿的耐腐蝕性能，如在普通鉻鉬等D級合金抽油光桿表面增加耐蝕性能良好的鎳基合金涂層，開發(fā)具有優(yōu)異耐蝕性能的合金光桿；二是提高抽油光桿的承載能力，如通過采用表面感應淬火等工藝和材料型超高強度用鋼(FG20和BZ-11等)，分別形成工藝型和材料型超高強度抽油桿。但是，兩者都難以同時實現(xiàn)承載能力和耐蝕性能的提高，也難以滿足油田現(xiàn)場的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有較大的承載能力和較好的防腐耐蝕性能的防腐超高強度抽油光桿。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案一種防腐超高強度抽油光桿，其特征是，它由FG20鋼制成的抽油光桿基材和噴焊于抽油光桿基材表面的鎳基合金涂層兩部分構(gòu)成，抽油光桿基材是一種柔性長桿，抽油光桿基材的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋，在抽油光桿基材一端臨近外螺紋處有墩粗部；鎳基合金涂層位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm，鎳基合金涂層的厚度為0.10mm～0.20mm，鎳基合金涂層的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，鉻5.0％～10.0％，鐵≤8.0％，余量為鎳。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.本發(fā)明防腐超高強度抽油光桿，采用FG20鋼制成的抽油光桿基材，并在抽油光桿基材表面噴焊有鎳基合金涂層，F(xiàn)G20鋼是國內(nèi)最早應用的材料型超高強度用鋼，具有較好的綜合力學性能，且成本是當前材料型超高強度用鋼中最低的，因此選用FG20制作本發(fā)明中的抽油光桿基材，保證了本發(fā)明抽油光桿的承載能力和相對較低的成本。而鎳基合金是一種防腐耐蝕性能極佳的材料，在抽油光桿基材表面噴焊鎳基合金涂層，使得本發(fā)明中抽油光桿的防腐耐蝕性能得到顯著提高。因此本發(fā)明兼顧了承載能力和耐蝕性能兩方面，可以很好的滿足油田高載荷和腐蝕環(huán)境的要求。
2.本發(fā)明防腐超高強度抽油光桿，其中，鎳基合金涂層位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm，具有墩粗部的一端用來與抽油桿相連，本端留有一段100mm～800mm長不噴焊涂層的原因是這一段基本上處在油井中腐蝕相對較輕的環(huán)境下，不需要涂層保護，可以節(jié)約鎳基粉末和成本；無墩粗部的一端與抽油光桿的卡子相連，而鎳基合金涂層是一種比較硬而脆的材料，涂層長度太長會導致光桿卡子直接在涂層的表面裝卡，這可能會引起光桿在較短時間內(nèi)的斷裂；而如果涂層長度太短又解決不了光桿在油井與大氣中反復交替腐蝕的問題。本發(fā)明中鎳基合金涂層的范圍，保證了本發(fā)明的光桿既能實現(xiàn)腐蝕性能的提高，又不會帶來由于裝卡可能引起的加速斷裂。


圖1為防腐超高強度抽油光桿結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式如圖1所示，一種防腐超高強度抽油光桿，其特征是，它由FG20鋼制成的抽油光桿基材1和噴焊于抽油光桿基材表面的鎳基合金涂層5兩部分構(gòu)成，抽油光桿基材1是一種柔性長桿，抽油光桿基材1的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋2、3，在抽油光桿基材1的一端臨近外螺紋處有墩粗部4；鎳基合金涂層5位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層5的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm，鎳基合金涂層5的厚度為0.10mm～0.20mm，鎳基合金涂層5的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，鉻5.0％～10.0％，鐵≤8.0％，余量為鎳。
FG20鋼的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳0.12％～0.22％，硅0.50％～1.50％，錳1.90％～2.40％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，鉻0.5％～0.9％，鎳≤0.30％，釩0.05％～0.20％，銅≤0.20％，鉬0.15％～0.30％，鈦0.005％～0.03％，余量為鐵；本發(fā)明防腐超高強度抽油光桿的制作方法如下
1.清洗FG20鋼抽油光桿基材的表面油污，吹干；2.抽油光桿基材的表面進行砂帶打磨處理，使毛坯表面除銹、粗化和活化；3.在抽油光桿基材的中部表面距離抽油光桿基材兩端各100mm～800mm處噴焊一層厚度在0.30mm～0.40mm范圍的鎳基合金涂層。
4.對抽油光桿基材表面鎳基合金涂層進行重熔熱處理，最后對鎳基合金涂層表面拋光使鎳基合金涂層厚度在0.10mm～0.20mm范圍內(nèi)。
實施例一，一種防腐超高強度抽油光桿，其特征是，它由FG20鋼制成的抽油光桿基材1和噴焊于抽油光桿基材表面的鎳基合金涂層5兩部分構(gòu)成，抽油光桿基材1是一種柔性長桿，抽油光桿基材1的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋2、3，在抽油光桿基材1的一端臨近外螺紋處有墩粗部4；鎳基合金涂層5位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層5的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm，鎳基合金涂層5的厚度為0.10mm～0.20mm，鎳基合金涂層5的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳0.30％，硅4.0％，硼2.5％，鉻10％，鐵8％，余量為鎳。
實施例二，一種防腐超高強度抽油光桿，它與實施例一不同之處在于，其中的鎳基合金涂層5的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為硅2％，硼1.5％，鉻5％，余量為鎳。
實施例三，一種防腐超高強度抽油光桿，它與實施例一不同之處在于，其中的鎳基合金涂層5的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳0.20％，硅3.2％，硼2.1％，鉻8.6％，鐵2.7％，余量為鎳。
在實驗室環(huán)境下采用WE(W)-1000型液壓萬能試驗機和MTS810.15型疲勞試驗機對以上三個實施例中的抽油光桿和普通FG20抽油光桿基材進行了拉伸和疲勞性能評價，其中疲勞性能試驗采用高應力(700MPa)加速實驗條件，具體如下表所示。
表1

可見，本發(fā)明中的防腐超高強度抽油光桿具有最佳的綜合力學性能，不僅使抗拉強度得到了顯著提高，而且疲勞性能也提高了一倍，再加上其表面耐蝕性能優(yōu)異的鎳基合金涂層，使本發(fā)明的抽油光桿可以很好地滿足油田高載荷和腐蝕的服役環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種防腐超高強度抽油光桿，其特征是，它由FG20鋼制成的抽油光桿基材和噴焊于抽油光桿基材表面的鎳基合金涂層兩部分構(gòu)成，抽油光桿基材是一種柔性長桿，抽油光桿基材的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋，在抽油光桿基材一端臨近外螺紋處有墩粗部；鎳基合金涂層位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm，鎳基合金涂層的厚度為0.10mm～0.20mm，鎳基合金涂層的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳≤0.30％，硅2.0％～4.0％，硼1.5％～2.5％，鉻5.0％～10.0％，鐵≤8.0％，余量為鎳。
2.如權(quán)利要求1所述的防腐超高強度抽油光桿，其特征是，鎳基合金涂層的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳0.30％，硅4.0％，硼2.5％，鉻10％，鐵8％，余量為鎳。
3.如權(quán)利要求1所述的防腐超高強度抽油光桿，其特征是，鎳基合金涂層的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為硅2％，硼1.5％，鉻5％，余量為鎳。
4.如權(quán)利要求1所述的防腐超高強度抽油光桿，其特征是，鎳基合金涂層的化學成分按照質(zhì)量百分含量分別為碳0.20％，硅3.2％，硼2.1％，鉻8.6％，鐵2.7％，余量為鎳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防腐超高強度抽油光桿，它由FG20鋼制成的抽油光桿基材和噴焊于抽油光桿基材表面的鎳基合金涂層兩部分構(gòu)成，抽油光桿基材是一種柔性長桿，抽油光桿基材的兩端有可與抽油桿接箍連接的外螺紋，在抽油光桿基材一端臨近外螺紋處有墩粗部；鎳基合金涂層位于抽油光桿的中部，鎳基合金涂層的兩端距抽油光桿兩端緣的距離各為100mm～800mm。本發(fā)明防腐超高強度抽油光桿具有較佳的綜合力學性能，兼顧承載能力和耐蝕性能兩方面，同時有效解決了由于涂層噴焊導致裝卡可能引起的加速斷裂問題，使本發(fā)明的合金光桿可以很好地滿足油田日漸苛刻的高載荷和腐蝕的服役環(huán)境。
文檔編號C23C4/06GK101070752SQ200710118049
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者田斌, 黃錦濱, 吳振寧, 軒翠霞, 魯?shù)旅?申請人:安東石油技術(shù)(集團)有限公司