專利名稱：一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞及其柱塞表面熱噴涂加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞及其柱塞表面熱噴涂加工工藝，屬于石 油設(shè)備加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)有桿泵采油是一種人工舉升采油方式，以其設(shè)備簡單，投資少，管理 方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被國內(nèi)外各主要油田廣泛采用。有桿泵采油設(shè)備性能的好 壞在石油開采領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。抽油泵是其中的一個(gè)重要組成部分，是 通過油管和抽油桿下到井中并沉沒在液面以下一定深度、靠抽汲作用將油排出地 面。抽油泵主要由泵筒、柱塞、進(jìn)油閥、出油閥組成。上沖程時(shí)，柱塞下面的下 泵腔容積增大，壓力減小，進(jìn)油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進(jìn)入下腔； 與此同時(shí)，出油閥在其上下壓差作用下關(guān)閉，柱塞上面的上泵腔內(nèi)的原油沿油管 排到地面。同理，下沖程時(shí)，柱塞壓縮進(jìn)油閥和出油閥之間的原油，關(guān)閉進(jìn)油閥， 打開出油閥，下泵腔原油進(jìn)入上泵腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環(huán)。 如此周而復(fù)始，地下的原油不斷的通過抽油泵被排出地面。
在抽油泵的工作過程中，在泵筒內(nèi)周而復(fù)始上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞不可避免的 與泵筒內(nèi)表面發(fā)生摩擦作用，在自身外表面磨損的同時(shí)，也對(duì)泵筒內(nèi)表面造成了 破壞。此外，國內(nèi)油田普遍進(jìn)入高含水開發(fā)后期，由于高含砂、高含水、高礦化 度、高溫蒸汽稠油開采、注聚合物開采及強(qiáng)腐蝕的介質(zhì)環(huán)境等因素影響，也對(duì)柱 塞造成腐蝕破壞作用，這種腐蝕作用同時(shí)更加劇了柱塞的磨損。
由于抽油泵柱塞及泵筒的磨損導(dǎo)致抽油泵失效，結(jié)果造成修井作業(yè)，而修井 作業(yè)除引起修井開銷外，也同時(shí)損失了產(chǎn)量。因此如何提高抽油泵的使用壽命， 是油田開采急需解決的重要問題之一。
以往的抽油泵柱塞表面化學(xué)鍍層和其他一些涂層，雖然在一定程度上減緩了 柱塞的磨損，提高了柱塞耐腐蝕性，但是由于自身表面硬度的提高，不可避免造 成對(duì)泵筒內(nèi)表面磨損的加劇，降低了泵筒的正常使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種A0F雙向保護(hù)抽油泵柱塞表面合金涂層熱噴涂 工藝，通過合理的工藝流程和加工控制，使柱塞表面的耐磨耐腐涂層與柱塞本體 在熔融狀態(tài)中緊密結(jié)合，不破壞柱塞本體，并可形成涂層過渡帶，減小劃痕產(chǎn)生 后的電化學(xué)腐蝕造成涂層的整體剝落，保護(hù)柱塞長時(shí)間抵御井下惡劣的腐蝕環(huán)境，提高柱塞耐磨性，并同時(shí)有效降低對(duì)泵筒內(nèi)表面的磨損。
本發(fā)明提供了一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞，其特征是，包括一種長圓柱體，圓 柱體的兩端有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴涂有一層耐腐蝕耐磨損A0C 合金涂層；所述的合金涂層的厚度大于0.25mm，所述涂層成分為鉻14% 17%， 鐵〈8%，硅3. 5% 5% ，硼2. 8%-3. 8%，碳0. 5% 1%，鎳65. 2%-78. 9%。
本發(fā)明還提供了一種AOF雙向保護(hù)抽油泵柱塞表面合金涂層熱噴涂工藝， 是通過表面粗化活化處理、噴涂、重熔、拋光等工序在柱塞表面形成耐磨耐蝕涂 層的工藝。用100#砂帶對(duì)柱塞毛坯進(jìn)行打磨，使柱塞毛坯表面粗化，打磨后保 持粗化表面清潔、無油污。之后將柱塞表面加熱到30(TC。利用熱噴涂設(shè)備在柱 塞表面預(yù)噴涂一層合金粉末，厚度約0. 2mra，以保護(hù)柱塞表面不直接與空氣接觸。 然后調(diào)整噴涂粉末送粉量繼續(xù)噴涂，使涂層厚度達(dá)到0. 4mm以上。
通過控制中頻感應(yīng)加熱參數(shù)和柱塞的移動(dòng)速度等溫控措施，可以減少涂層應(yīng) 力，提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。通過合理控制氣體壓力、噴涂距離和噴涂角度， 獲得高噴涂速率、高沉積效率和均勻的涂層組織?？梢允雇繉优c柱塞基體結(jié)合后， 基體金屬的金相組織不發(fā)生改變，形成厚度大于0.25mm的耐磨耐腐蝕涂層，均 勻牢固地與柱塞基體結(jié)合，使柱塞保持足夠的耐磨耐腐蝕特性和抗拉強(qiáng)度。熱噴 涂后，通過特定的電子機(jī)床控制與合理的參數(shù)設(shè)定，利用中頻感應(yīng)設(shè)備的感應(yīng)線 圈對(duì)帶有熱噴涂合金涂層的柱塞做表面重熔處理。
其主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，便于合理控制工藝流程，噴涂效率高， 節(jié)約合金粉末，噴涂后的涂層結(jié)合緊密，涂覆過程不影響柱塞基體材料的金相組 織。
可以形成厚度大于0.25mm的耐磨耐蝕低摩擦系數(shù)的涂層，可以適應(yīng)外界摩 擦和腐蝕，并且在摩擦過程中部分合金涂層成分以片狀形式轉(zhuǎn)移泵筒內(nèi)壁，起到 既保護(hù)柱塞又保護(hù)泵筒的雙向保護(hù)功能。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖2是一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞示意由附圖2，一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞(3)是一長圓柱體，兩端均有螺紋(1，4)， 可以與閩罩連接。在柱塞(3)外表面用熱噴涂工藝，噴涂一層AOC合金涂層(2)， 其厚度大于0.25mm。
具體實(shí)施例方式
一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞表面熱噴涂加工工藝，按下列程序進(jìn)行 1、表面預(yù)處理。柱塞表面用100#砂帶打磨粗化，并使表面活化，保證表面 清潔、無油污。
42、 預(yù)熱。除去柱塞表面的水分和提高柱塞表面的溫度，增加粉末粘接結(jié)合
率，避免過多粉末撞擊在冷工件上所造成的反彈損耗。預(yù)熱溫度一般在30(TC左 右，即柱塞表面顏色將近發(fā)藍(lán)或剛發(fā)藍(lán)即可。
3、 預(yù)噴粉。噴涂過程中柱塞表面溫度最終將升至IOO(TC。在表面溫度逐步 升高至40(TC以上時(shí)，表面金屬將產(chǎn)生高溫氧化。為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，在柱 塞表面預(yù)噴上一層合金粉末，以保護(hù)柱塞表面不直接與空氣接觸。預(yù)噴厚度為 0.2mm左右，預(yù)噴時(shí)氧乙炔火焰采用中性焰或微弱碳化焰，柱塞表面溫度控制在 250 350。C。
4、 噴粉。機(jī)床行走，同時(shí)帶動(dòng)柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整送粉量，使最終涂層厚度達(dá) 到O. 4mm左右。
5、 重熔冷卻。采用表面感應(yīng)加熱重熔，重熔溫度控制在涂層出現(xiàn)鏡面現(xiàn)象， 溫度在IOO(TC左右，粉末充分熔化流動(dòng)，并使柱塞在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下冷卻下來。
6、 拋光。采用100#舊砂帶、200#砂帶反復(fù)打磨，使柱塞表面涂層厚度大 于0. 25mm,粗糙度不超過RaO. 4 P m。
權(quán)利要求
1、一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞，其特征是，包括一種長圓柱體，圓柱體的兩端有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴涂有一層耐腐蝕耐磨損AOC合金涂層；所述的合金涂層的厚度大于0.25mm，所述涂層成分為鉻14％～17％，鐵＜8％，硅3.5％～5％，硼2.8％-3.8％，碳0.5％～1％，鎳65.2％-78.9％。
2、 一種權(quán)利要求1所述的雙向保護(hù)抽油泵柱塞表面熱噴涂加工工藝，其特 征是，對(duì)柱塞毛坯進(jìn)行表面除油處理，用砂帶進(jìn)行打磨粗化，然后預(yù)熱到30(TC 使表面活化，預(yù)噴涂約0. 2mm厚的合金粉末，以保護(hù)柱塞表面不直接與空氣接觸， 然后繼續(xù)噴涂，使涂層最終厚度達(dá)到0.4mm，噴涂完成后用中頻感應(yīng)加熱裝置加 熱使合金涂層重熔，重熔溫度約IOO(TC左右，最后用100#和200#砂帶打磨、 拋光即制成涂層厚度大于0.25ram雙向保護(hù)抽油泵柱塞。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙向保護(hù)抽油泵柱塞及其柱塞表面熱噴涂加工工藝，所述的保護(hù)抽油泵柱塞，包括一種長圓柱體，圓柱體的兩端有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴涂有一層耐腐蝕耐磨損AOC合金涂層，加工工藝為對(duì)柱塞毛坯進(jìn)行表面除油處理，然后打磨粗化，預(yù)熱使表面活化，預(yù)噴涂合金粉末，以保護(hù)柱塞表面不直接與空氣接觸，然后繼續(xù)噴涂，使涂層最終厚度達(dá)到0.4mm，噴涂完成后加熱使合金涂層重熔，最后再打磨、拋光即制成涂層厚度大于0.25mm雙向保護(hù)抽油泵柱塞。本工藝操作簡便，噴涂后涂層結(jié)合緊密，涂覆過程不影響柱塞基體性能，涂層厚度大于0.25mm，可以抵抗外界磨損和腐蝕，降低對(duì)抽油泵泵筒內(nèi)表面的磨損。
文檔編號(hào)F04B53/14GK101586559SQ20081011258
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者李耀輝 申請(qǐng)人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司