耐磨防腐抽油桿接箍的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍涉及一種連接抽油桿的接箍。其目的是為了提供一種生產(chǎn)時(shí)成品率高，使用時(shí)耐磨耐腐蝕，對(duì)油管磨損少的耐磨防腐抽油桿接箍。本發(fā)明包括基體和噴焊于所述基體表面的噴焊層，以質(zhì)量百分比計(jì)所述噴焊層所用的合金粉末組成為：鎳基合金粉末：90%～95%，MoS2粉末5%～10%，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述鎳基合金粉末的組成為：C：0.2%～0.5%，Si：2.0%～4.0%，B：4.0%～6.0%，Cr：16%～23%，F(xiàn)e≤5%，余量為鎳。
【專利說明】耐磨防腐抽油桿接箍
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油生產(chǎn)設(shè)備，尤其涉及一種連接抽油桿的接箍。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油桿接箍是在油田有桿泵采油系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛的零件，通過其可以實(shí)現(xiàn)抽油桿之間的連接，使抽油桿的總長度到達(dá)地下數(shù)百米甚至數(shù)千米深的原油層。在油田抽油機(jī)進(jìn)行工作的時(shí)候，抽油桿在油管內(nèi)上下往復(fù)移動(dòng)，而抽油桿接箍直徑大于抽油桿，因此抽油桿接箍不可避免的與油管內(nèi)壁發(fā)生摩擦、碰撞，很容易造成抽油桿接箍和油管內(nèi)壁的磨損，而磨損帶來的最直接影響就是接箍的牢固性及油管內(nèi)壁的變薄，甚至?xí)斐沙橛蜅U之間的脫落和油管的漏油。
[0003]目前，抽油桿接箍基本上是通過在抽油桿接箍基體上噴焊合金粉末來提高接箍的耐磨性和耐腐蝕性，有效解決了接箍被腐蝕磨損的問題。中國專利ZL200910202975.1公開了一種技術(shù)方案，通過在接箍表面噴焊一層由鎳基合金粉末與固體潤滑顆粒組成的合金粉末，其中以質(zhì)量百分比計(jì)，鎳基合金:94%~98%，固體潤滑顆粒:2%~6%，該技術(shù)方案通過改變粉末成分，以機(jī)械混合的方式加入固體潤滑顆粒，使得金屬潤滑顆粒在磨損中向油管內(nèi)壁的轉(zhuǎn)移效果明顯，其自潤滑效果在摩擦過程中體現(xiàn)的也很好，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)油管內(nèi)壁和接箍自身的保護(hù)。但是在實(shí)際生產(chǎn)、使用過程中發(fā)現(xiàn):噴焊了該合金涂層的接箍在生產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，殘次率較高，在使用噴焊了該合金涂層的接箍時(shí)，依然存在著接箍被磨損被腐蝕和磨穿油管的現(xiàn)象，在井筒中的造斜段出現(xiàn)該情況的幾率更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種生產(chǎn)時(shí)成品率高,使用時(shí)耐磨耐腐蝕,對(duì)油管磨損少的耐磨防腐抽油桿接箍。
[0005]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，包括基體和噴焊于所述基體表面的噴焊層，以質(zhì)量百分比計(jì)所述噴焊層所用的合金粉末組成為:鎳基合金粉末:90%~95%，MoS2粉末5%~10% ；以質(zhì)量百分比計(jì)所述鎳基合金粉末的組成為:C:0.2%~0.5%，S1:2.0%~4.0%，B:
4.0% ~6.0%, Cr:16% ~23%，F(xiàn)e ≤ 5%,余量為鎳。
[0006]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述噴焊層所用的合金粉末組成為:鎳基合金粉末:93%，MoS2粉末7%。
[0007]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中所述噴焊層厚度為0.1 mm~0.35 mm。
[0008]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中所述基體與噴焊層之間相互滲透形成滲透層。
[0009]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述鎳基合金粉末的組成為:C:0.3%, Si:1.6%, B:5%，Cr:12.5%, Fe ≤5%，余量為鎳。
[0010]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述基體的組成為:C:0.1%~
0.16%, S1:0.4% ~1.2%, Mn:0.4% ~1.0%, Cr:1.5% ~2.5%, Mo:0.2% ~0.6%, N1:0.2% ~
0.6%, P ≤ 0.025%, S ≤ 0.025%，余量為鐵。[0011]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述基體的組成為:0.13%，Si:0.8%, Mn:1.0, Cr:2.5，Mo:0.2%, Ni:0.2%, P ≤ 0.025%, S≤ 0.025%，余量為鐵。
[0012]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果:
[0013]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍噴焊層所使用的金屬粉末成分相較于傳統(tǒng)的金屬粉末成分而言，提高了 Cr元素的比例，由于Cr元素具有增磨的特性，因而Cr元素的增加提高了抽油桿接箍的耐磨性。本發(fā)明在噴焊層所實(shí)用的合金粉末中添加了 MoS2, ,MoS2元素具有優(yōu)異的潤滑性能，被廣泛用于潤滑領(lǐng)域，因而MoS2的增加起到了潤滑接箍和油管的作用，降低了接箍和油管的相互磨損；通過加入適量的MoS2和對(duì)鎳基合金粉末中其它元素比例的調(diào)整，噴焊層的力學(xué)性能得到了有效的改善，噴焊層韌性大幅提高，提高了噴焊層抵抗裂紋形成與擴(kuò)展的能力，為延長抽油桿接箍的使用壽命和提高接箍成品率提供了保障。
[0014]所述鎳基合金粉末的組成比例與所述基體組成的比例一定范圍內(nèi)是可以浮動(dòng)選擇的，其目的是為了相互配合，得以具有多樣性配比選擇適應(yīng)不同配比需求。
[0015]本發(fā)明抽油桿接箍的基體采用常見的40Cr或35CrMo鋼材，該類鋼材具有較好的綜合力學(xué)性能，且成本較低，保證了本發(fā)明抽油桿接箍具有較高的承載能力和較低的成本。
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明抽油桿接箍包括基體I和噴焊于基體I表面的厚度為0.2mm~
0.4mm的噴焊層2，且基體I與噴焊層2之間相互滲透形成滲透層。
[0019]其中，以質(zhì)量百分比計(jì)所述基體I的組成為:C:0.1%~0.16%，S1:0.4%~1.2%，Mn:0.4% ~1.0%, Cr:1.5% ~2.5%, Mo:0.2% ~0.6%, N1:0.2% ~0.6%, P≤ 0.025%,S≤0.025%，余量為鐵。
[0020]其中，以質(zhì)量百分比計(jì)噴焊層2所用的合金粉末組成為:鎳基合金粉末:90%~95%，MoS2粉末5%~10%，其中以質(zhì)量百分比計(jì)鎳基合金粉末93%，MoS2粉末7%為最佳選擇方案。
[0021]以質(zhì)量百分比計(jì)鎳基合金粉末的組成為:C:0.2%~0.5%，S1:2.0%~4.0%，B:4.0% ~6.0%, Cr:16% ~23%，F(xiàn)e ≤ 5%,余量為鎳。
[0022]由于本發(fā)明所述MoS2粉末以粉末狀存在，所以MoS2粉末可以采用傳統(tǒng)的冶煉制粉方式加入到鎳基合金粉末中。
[0023]MoS2的成分確定為5%~10%原因如下:如果MoS2的含量低于5%則噴焊層2的韌性和抵抗裂紋形成的能力沒有得到明顯地提高，而如果MoS2的含量超過10%則噴焊層2的硬度會(huì)明顯降低，噴焊層2的耐磨性下降。
[0024]噴焊層2的厚度確定為0.2mm~0.4mm的原因如下:如果噴焊層2的厚度小于
0.2mm，過薄的厚度對(duì)基體的耐磨和防腐效果有限，在盡可能的條件下，噴焊層越厚，產(chǎn)品使用壽命越長；但是如果噴焊層2的厚度大于0.4mm，一方面產(chǎn)品的成本過高，另一方面過厚的噴焊層在重熔過程中不容易熔透，影響和基體的結(jié)合力，從而噴焊層2也就容易從基體I脫落。
[0025]本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍的噴焊層2形成過程如下:
[0026]A.將基體I毛胚表面的油污清洗干凈并吹干；
[0027]B.對(duì)基體I毛胚表面進(jìn)行噴砂除銹、粗化和活化；
[0028]C.將MoS2粉末按照確定的比例以冶煉制粉方式加入到鎳基合金粉末中；
[0029]D.在基體I毛胚表面采用熱噴焊工藝制備一層0.2mm?0.4mm厚度的噴焊層2和滲透層；
[0030]E.待噴焊層2冷卻，對(duì)接箍表面進(jìn)行拋光。
[0031]接下來對(duì)本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍的防腐蝕性能、耐磨性能以及抵抗裂紋形成的性能作實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
[0032]首先，在以下各實(shí)施例中，以質(zhì)量百分比計(jì)噴焊層2所用的合金粉末的組成恒定為鎳基合金粉末93%，MoS2粉末7%，而鎳基合金粉末的組成和基體I的組成在各自配比范圍內(nèi)選定并依照上述噴焊層2成型過程制作接箍試樣，其中:
[0033]實(shí)施例一:以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鎳基合金粉末的成分選定為:C:0.2%，S1:2%，B:5%，Cr:23%, Fe:3.7%，余量為鎳。以質(zhì)量百分比計(jì)，所述基體I的成分選定為:C:0.1%，Si:
0.4%, Mn:0.7%, Cr:2%，Mo:0.6%, Ni:0.6%, P:0.025%, S:0.025%，余量為鐵。
[0034]實(shí)施例二:以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鎳基合金粉末的成分選定為:C:0.3%，S1:3%，B:6%，Cr:16%, Fe:4%，余量為鎳。以質(zhì)量百分比計(jì)，所述基體I的成分選定為:C:0.13%，Si:
0.8%, Mn:1.0%, Cr:2.5%, Mo:0.2%, N1:0.2%, P:0.025%, S:0.025%，余量為鐵。
[0035]實(shí)施例三:以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鎳基合金粉末的成分選定為:C:0.5%，S1:4%，B:4%, Cr:19%,Fe: 3.5%，余量為鎳。以質(zhì)量百分比計(jì)，所述基體I的成分選定為:C:0.16%，Si:
1.2%, Mn:0.4%, Cr:1.5%, Mo:0.4%, Ni:0.4%, P:0.025%, S:0.025%，余量為鐵。
[0036]其次，在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)以上三個(gè)實(shí)施例中的樣本噴焊層2進(jìn)行腐蝕和磨損性能測(cè)驗(yàn)，同時(shí)選取三個(gè)45鋼接箍試樣進(jìn)行耐腐蝕和耐磨損性能的測(cè)驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)本發(fā)明的耐腐蝕和耐磨損性能作對(duì)比評(píng)價(jià)。
[0037]耐腐蝕性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果如下:腐蝕試驗(yàn)在濃度為lmol/L的HCl溶液和濃度為3.5%的NaCl溶液中進(jìn)行，試樣經(jīng)過132小時(shí)地不間斷浸泡。結(jié)果表明，45鋼接箍接箍試樣表面出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕斑跡，腐蝕失重分別為210mg和8mg，而本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍試樣表面基本上沒有變化，腐蝕失重分別為2mg和Omg。由此可見，本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍具有更強(qiáng)的耐腐蝕性和耐磨性。
[0038]耐磨損性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果如下:磨損試驗(yàn)在MM-200型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)條件為，在400N的載荷，400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，以及20分鐘時(shí)間和水潤條件下持續(xù)對(duì)試樣做磨損測(cè)驗(yàn)。結(jié)果表明，與45鋼接箍接箍試樣相比，本發(fā)明耐磨防腐抽油桿接箍試樣磨損量有大幅下降，對(duì)應(yīng)的油管試樣的磨損量也有大幅下降，其中實(shí)施例三效果最好，具體結(jié)果見表I。
[0039]表I不同試樣摩擦副磨損量對(duì)比表
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨防腐抽油桿接箍，包括基體和噴焊于所述基體表面的噴焊層，以質(zhì)量百分比計(jì)所述噴焊層所用的合金粉末組成為:鎳基合金粉末:90%~95%，MoS2粉末5%~10%，其中以質(zhì)量百分比計(jì)所述鎳基合金粉末的組成為:C:0.2%~0.5%，S1:2.0%~4.0%，B:4.0% ~6.0%, Cr:16% ~23%，F(xiàn)e ( 5%，余量為鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:以質(zhì)量百分比計(jì)所述噴焊層所用的合金粉末組成為:鎳基合金粉末:93%，MoS2粉末7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:所述噴焊層厚度為0.2 mm~0.4 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:所述基體與噴焊層之間相互滲透形成滲透層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:以質(zhì)量百分比計(jì)所述鎳基合金粉末的組成為:C:0.3%，S1:1.6%，B:5%，Cr:12.5%，F(xiàn)e ( 5%，余量為鎳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:以質(zhì)量百分比計(jì)所述基體的組成為:c:0.1% ~0.16%, S1:0.4% ~1.2%, Mn:0.4% ~1.0%, Cr:1.5% ~2.5%, Mo:0.2% ~0.6%, N1:0.2% ~0.6%, P ≤ 0.025%, S ≤ 0.025%,余量為鐵。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨防腐抽油桿接箍，其特征在于:以質(zhì)量百分比計(jì)所述基體的組成為:0.13%, S1:0.8%, Mn:1.0%, Cr:2.5%, Mo:0.2%, N1:0.2%, P ≤ 0.025%,S^0.025%，余量為鐵。
【文檔編號(hào)】E21B17/02GK103806847SQ201410076817
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】余傳謀, 趙磊, 孫茂盛, 李明, 李勇, 付小波, 劉斌, 劉濤, 吳振寧 申請(qǐng)人:東營咸亨工貿(mào)有限公司, 劉濤, 吳振寧