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一種抽油光桿及加工工藝的制作方法

文檔序號:5307041閱讀:483來源:國知局
一種抽油光桿及加工工藝的制作方法
【專利摘要】一種抽油光桿及加工工藝,包括基材和位于所述基材表面的鎳基合金復(fù)合涂層,所述鎳基合金復(fù)合涂層由4%-40%質(zhì)量百分含量的增韌粒子與60%-96%質(zhì)量百分含量的鎳基合金粉末混合而成,所述增韌粒子由Cu和Ti均勻混合而成。按照本發(fā)明提供的抽油光桿與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:本發(fā)明在增韌粒子的選擇上,采用了Cu和Ti的組合,Ti粒子是首次引入到鎳基合金復(fù)合涂層中,由于Ti具有優(yōu)異的增韌和抵制裂紋擴(kuò)展的能力,因此將其和Cu粒子組合后,可以起到相互增強(qiáng)增韌效果,另外梯度涂層技術(shù)的引入同樣有助于獲得耐疲勞性能更佳的鎳基合金復(fù)合涂層。
【專利說明】一種抽油光桿及加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油設(shè)備,尤其涉及一種抽油光桿,本發(fā)明還設(shè)計一種抽油光桿的加 工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 抽油機(jī)井一直以來都是國內(nèi)外油田的主要采油方式,是有桿抽油系統(tǒng)的關(guān)鍵部件 之一。抽油光桿作為抽油機(jī)井的第一根抽油桿,首先要承受井下所有的抽油桿、抽油泵和油 井井液的重力以及抽油過程中產(chǎn)生的各種阻力等載荷;由于其在一個工作周期內(nèi)要往復(fù)出 現(xiàn)在井下井液和大氣之間,同時還要持續(xù)的與井口的橡膠油封發(fā)生摩擦,因此使得普通光 桿難以承受這樣的腐蝕和磨損;另外,隨著當(dāng)前深油井、稠油井和高含水井的不斷增多,也 需要不斷開發(fā)承載能力足夠大耐磨耐蝕性能足夠好的抽油光桿。
[0003] 目前國內(nèi)油田基本沒有高承載耐磨耐蝕的材料型超高強(qiáng)度抽油光桿的應(yīng)用,仍然 普遍使用20CrMo基材和表面噴焊鎳基合金復(fù)合涂層的噴焊光桿,使得其在生產(chǎn)加工和性 能要求等方面已經(jīng)逐漸難以滿足油田實際的需求。特別是由于光桿在其卡子下方十公分范 圍內(nèi)承受著較大的彎曲循環(huán)載荷作用,使得該位置的斷裂成為光桿斷裂的主要形式,而這 種斷裂形式對于噴焊涂層光桿來說更為顯著,這主要是由于油田現(xiàn)有噴焊光桿在鎳基合金 復(fù)合涂層的成分優(yōu)化、以及鎳基涂層和光桿基材的匹配選擇上不夠合理,導(dǎo)致此類噴焊涂 層光桿在使用過程中的彎曲力作用下涂層表面會較快產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展,嚴(yán)重降低了噴焊光 桿的使用壽命?,F(xiàn)有的改進(jìn)措施包括采用新型耐疲勞光桿基材和增加噴焊涂層的韌性兩方 面,但是前者存在新型光桿基材成本高,生產(chǎn)環(huán)節(jié)難以控制等限制,而后者雖然對光桿基材 的選擇范圍很廣,但單獨采用Cu等增韌粒子只能在有限程度上改善涂層的韌性,并沒有從 根本上解決基材與涂層之間較大的差異性。
[0004] 因此,如何優(yōu)化鎳基合金復(fù)合涂層的成分,大幅提高噴焊涂層光桿的抗彎能力和 表面涂層的抗裂紋能力,將是關(guān)系到噴焊涂層光桿能否不斷滿足油田使用要求的關(guān)鍵所 在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足,提供一種具有較好韌 性、抗彎能力和耐疲勞性能,以及較好耐磨耐蝕性能的抽油光桿。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足,提供一種抽油光桿的 加工工藝。
[0007] 按照本發(fā)明提供的抽油光桿采用的主要技術(shù)方案為:包括基材和位于所述基材表 面的鎳基合金復(fù)合涂層,所述鎳基合金復(fù)合涂層由4% -40%質(zhì)量百分含量的增韌粒子與 60% -96%質(zhì)量百分含量的鎳基合金粉末混合而成,所述增韌粒子由Cu和Ti均勻混合而 成。
[0008] 本發(fā)明提供的抽油光桿還采用如下附屬技術(shù)方案:
[0009] 所述增韌粒子中Cu和Ti的質(zhì)量百分含量比例為1 :1-4:1。
[0010] 以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的成分組成為:C :0%?0. 80%,Si :2. 0%? 4. 0%,B :1· 5%?4. 5%,Cr :5· 0%?15. 0%,F(xiàn)e 彡 5. 0%,余量為鎳。
[0011] 所述增韌粒子在所述鎳基合金復(fù)核涂層中的添加比例按照質(zhì)量百分含量為CU : 2% -32%,Ti :0· 8% -20%。
[0012] 所述鎳基合金復(fù)合涂層為三層,從基材外表面起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的厚度 為0. 05-0. 10mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為30?40% ;第二鎳基合金復(fù)合涂 層的厚度為〇. 05-0. 10mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為20?30% ;第三鎳基合 金復(fù)合涂層的厚度為0. 20-0. 30mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為4?14%。
[0013] 所述增韌粒子的粒度為10?40微米。
[0014] 所述鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0. 30mm?0. 50mm。
[0015] 所述鎳基合金復(fù)合涂層的硬度為25HRC?38HRC。
[0016] 所述鎳基合金復(fù)合涂層在厚度控制上采用外徑和質(zhì)量雙指標(biāo)檢測。
[0017] 按照本發(fā)明提供的抽油光桿的加工工藝,主要包括以下步驟:
[0018] (1)將基材表面的油污清洗干凈并吹干;
[0019] (2)將基材表面進(jìn)行噴砂除銹、粗活或活化;
[0020] (3)將增韌粒子與鎳基合金粉末按照確定的比例混合采用機(jī)械研磨的方式進(jìn)行充 分?jǐn)嚢栊纬涉嚮辖饛?fù)合粉末;
[0021] (4)在基材表面根據(jù)厚度需要采用預(yù)粘結(jié)工藝涂覆一層鎳基合金復(fù)合粉末,并進(jìn) 行干燥處理;
[0022] (5)將步驟(4)中涂覆有鎳基合金復(fù)合粉末的基材進(jìn)行重熔使基材表面形成鎳基 合金復(fù)合涂層。
[0023] (6)將制備有鎳基合金復(fù)合涂層的抽油光桿進(jìn)行表面拋光處理。
[0024] 按照本發(fā)明提供的抽油光桿與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0025] 1、本發(fā)明在增韌粒子的選擇上,采用了 Cu和Ti的組合,Cu粒子的增韌作用已經(jīng) 在現(xiàn)有技術(shù)和實際應(yīng)用中得到了較多體現(xiàn),而Ti粒子卻是首次引入到鎳基合金復(fù)合涂層 中,Ti元素具有良好的氧元素吸附能力,可以凈化涂層,減少涂層晶粒間的空隙,增加涂層 韌性,形成的Ti氧化物還可以在晶界上形成釘扎,細(xì)化晶粒,抵制裂紋擴(kuò)展,因此將其和Cu 增韌粒子組合后,可以起到增韌效果相互增強(qiáng)的作用,獲得耐疲勞性能更佳的鎳基合金復(fù) 合涂層;由于Ti元素過多會導(dǎo)致涂層整體硬度下降,不利于涂層的耐磨性能,太少則不能 較好體現(xiàn)其明顯效果。
[0026] 2、本發(fā)明將梯度涂層技術(shù)首次用在了抽油光桿的鎳基合金復(fù)合涂層加工上,通過 增韌粒子含量的改變,使得三層鎳基合金復(fù)合涂層的韌性實現(xiàn)了平緩過渡,改善了涂層與 基體之間的結(jié)合力,避免了現(xiàn)有技術(shù)中直接制備單層鎳基合金復(fù)合涂層出現(xiàn)的基材和硬質(zhì) 鎳基涂層之間韌性很大差異導(dǎo)致的耐疲勞性能在涂層/基體結(jié)合處很差的現(xiàn)狀,而本發(fā)明 最外層鎳基合金復(fù)合涂層中增韌粒子相對較低含量的設(shè)計,可以確保抽油光桿具有優(yōu)異的 耐磨性能。
[0027] 3、嚴(yán)格控制三層鎳基合金復(fù)合涂層的厚度,采用外徑和質(zhì)量雙指標(biāo)控制,確保了 過渡層的適度存在,既起到了過渡韌性的作用,又不會影響到外層涂層的耐磨耐蝕性能,可 以獲得具有優(yōu)異耐疲勞性能的耐磨耐蝕涂層抽油光桿。
[0028] 按照本發(fā)明提供的抽油光桿的加工工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0029] 1、將鎳基合金復(fù)合粉末采用預(yù)粘結(jié)工藝涂覆在基材后,采用感應(yīng)加熱重熔工藝制 備出鎳基合金復(fù)合涂層,最大程度上保證了增韌粒子在復(fù)合涂層中的存在,大幅提高了抽 油光桿的抗彎能力和表面鎳基合金復(fù)合涂層的抗裂紋能力。
[0030] 2、采用質(zhì)量百分含量1%-9%的PVA(聚乙烯醇)作為粘結(jié)劑,由于溶劑為水,既 可以實現(xiàn)鎳基合金涂層粉末的順利預(yù)粘結(jié),又由于其粘結(jié)劑含量較少對涂層質(zhì)量影響很 小,而且成本較低,工藝過程簡單,易操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的主視圖。

【具體實施方式】
[0032] 參見圖1,在本發(fā)明給出的抽油光桿的實施例,包括基材1和位于抽油光桿基材1 表面的鎳基合金復(fù)合涂層2,抽油光桿基材1是一種一端鐓粗型柔性長桿,包括一端的鐓粗 段3,兩端的桿頭4、5和中間的桿體6兩部分,其桿頭上有可與抽油桿接箍連接的外螺紋。 所述鎳基合金復(fù)合涂層2由4% -40%質(zhì)量百分含量的增韌粒子與60% -96%質(zhì)量百分含 量的鎳基合金粉末混合而成,所述增韌粒子由Cu和Ti均勻混合而成。以質(zhì)量百分比計所述 增韌粒子可為4%、15%、25%或40% ;以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末可為 85%或 96% ;
[0033] 所述增韌粒子中Cu和Ti的質(zhì)量百分含量比例為1 :1-4:1。所述增韌粒子在所述 鎳基合金復(fù)核涂層2中的添加比例按照質(zhì)量百分含量為Cu :2% -32%,Ti :0. 8% -20%。
[0034] 以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的成分組成為:C :0%?0. 80%,Si :2. 0%? 4. 0%,B :1· 5%?4. 5%,Cr :5· 0%?15. 0%,F(xiàn)e 彡 5. 0%,余量為鎳。
[0035] 所述增韌粒子的粒度為10?40微米。該粒度范圍可以實現(xiàn)與鎳基合金粉末的均 勻混合以及在預(yù)粘結(jié)工藝中增韌粒子能夠與粘結(jié)劑溶液充分接觸保證粘結(jié)度,同時該粒度 范圍保證了增韌粒子在涂層中的增韌效果得到最佳體現(xiàn)。
[0036] 所述鎳基合金復(fù)合涂層2的厚度為0· 30mm?0· 50mm。具體的數(shù)值可以選用 0· 30mm、0. 35mm、0. 40mm、0. 50mm,這種厚度的鎳基合金復(fù)合涂層2能夠充分滿足本發(fā)明的 需求,達(dá)到比較好的效果。所述鎳基合金復(fù)合涂層2的硬度為25HRC?38HRC。該硬度范圍 的確定主要基于兼顧涂層的力學(xué)性能和耐磨性能,硬度太低其耐磨性能會大幅下降從而不 足以形成對基材的有效保護(hù),硬度太高又會使其涂層的脆性加大抗裂紋能力降低。所述基 材的截面中心硬度為35HRC?47HRC,該硬度的確定主要基于兼顧該特定光桿基材的力學(xué) 性能和疲勞性能,硬度太低其抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度都難以滿足實際需求,硬度太高又會出 現(xiàn)抗拉強(qiáng)度很高但疲勞性能開始顯著下降的問題。出于以上原因,最終確定了本發(fā)明對鎳 基合金復(fù)合涂層2和基材的硬度要求,使得本發(fā)明能夠更好的適用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,達(dá)到 比較好的性能。
[0037] 所述鎳基合金復(fù)合涂層在厚度控制上采用外徑和質(zhì)量雙指標(biāo)檢測。確保了過渡層 的適度存在,既起到了過渡韌性的作用,又不會影響到外層涂層的耐磨耐蝕性能,可以獲得 具有優(yōu)異耐疲勞性能的耐磨耐蝕涂層抽油光桿。
[0038] 所述鎳基合金復(fù)合涂層2為三層,從基材外表面起起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的 厚度為〇. 05-0. 10mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為30?40% ;第二鎳基合金復(fù) 合涂層的厚度為0. 05-0. 10mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為20?30% ;第三鎳 基合金復(fù)合涂層的厚度為〇. 20-0. 30mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為4?14%。 本發(fā)明將梯度涂層技術(shù)首次用在了抽油光桿的鎳基合金復(fù)合涂層2加工上,通過增韌粒子 含量的改變,使得三層鎳基合金復(fù)合涂層的韌性實現(xiàn)了平緩過渡,避免了現(xiàn)有技術(shù)中直接 制備單層鎳基合金復(fù)合涂層2出現(xiàn)的基材和硬質(zhì)鎳基涂層之間韌性很大差異導(dǎo)致的耐疲 勞性能在涂層/基體結(jié)合處很差的現(xiàn)狀。
[0039] 本發(fā)明抽油光桿的加工工藝,主要包括以下步驟:
[0040] (1)將基材表面的油污清洗干凈并吹干;
[0041] (2)將基材表面進(jìn)行噴砂除銹、粗活或活化;
[0042] (3)將增韌粒子與鎳基合金粉末按照確定的比例混合采用機(jī)械研磨的方式進(jìn)行充 分?jǐn)嚢栊纬涉嚮辖饛?fù)合粉末;
[0043] (4)在基材表面根據(jù)厚度需要采用預(yù)粘結(jié)工藝涂覆一層鎳基合金復(fù)合粉末,并進(jìn) 行干燥處理;
[0044] (5)將步驟(4)中涂覆有鎳基合金復(fù)合粉末的基材進(jìn)行重熔使基材表面形成鎳基 合金復(fù)合涂層。
[0045] (6)將制備有鎳基合金復(fù)合涂層的抽油光桿進(jìn)行表面拋光處理。
[0046] 上述步驟(4)的預(yù)粘結(jié)工藝大致過程為:先將鎳基合金復(fù)合粉末倒入體積大于其 數(shù)倍的PVA溶液中,進(jìn)行攪拌使鎳基合金復(fù)合粉末顆粒的表面被PVA溶液包裹;然后將含有 PVA溶液鎳基合金復(fù)合粉末從PVA溶液中撈出,或?qū)VA溶液排出,留下表面粘附有PVA溶 液的鎳基合金復(fù)合粉末;最后將含有PVA溶液的鎳基合金復(fù)合粉末根據(jù)厚度需要涂覆在基 材表面,并進(jìn)行干燥處理。
[0047] 上述預(yù)粘結(jié)工藝中采用PVA(聚乙烯醇)作為粘結(jié)劑,質(zhì)量百分含量1% -9%,溶 劑為水,首先將PVA邊攪拌邊加入到50-70°C的水中完全溶解,然后將鎳基合金復(fù)合涂層合 金粉末加入到PVA溶液中后攪拌均勻。
[0048] 實施例1 :
[0049] -種抽油光桿,包括基材和所述基材表面的鎳基合金復(fù)合涂層,其中鎳基合金復(fù) 合涂層的內(nèi)部由三層階梯涂層構(gòu)成。從基體處起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0.05mm, 增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為30%,其中Ti和Cu均為15%,鎳基合金粉末比例 為70%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的成分組成為:C :0. 80%,Si :3. 0%,B :3. 5%, Cr :8 %,F(xiàn)e :8 %,余量為鎳;第二鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0.05mm,增韌粒子添加比例 按照質(zhì)量百分含量為20%,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為20%,其中Ti和Cu均 為10%,鎳基合金粉末比例為80%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的成分組成為:C : 0. 80%,Si :3. 0%,B :3. 5%,Cr :8%,F(xiàn)e :8%,余量為鎳;第三鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為 0. 20mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為4%,其中Ti和Cu均為2%,鎳基合金粉末 比例為96%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的成分組成為:進(jìn)行預(yù)粘結(jié)工藝中采用質(zhì) 量百分含量1%的PVA(聚乙烯醇)作為粘結(jié)劑。
[0050] 實施例2 :
[0051] -種抽油光桿,包括基材和所述基材表面的鎳基合金復(fù)合涂層,其中鎳基合金復(fù) 合涂層的內(nèi)部由三層階梯涂層構(gòu)成。從基體處起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為〇. l〇mm, 增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為40 %,其中Cu和Ti分別為32 %和8%,鎳基合金 粉末比例為60%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 70%,Si :3. 5%,B : 3. 2%,Cr :10%,F(xiàn)e :11%,余量為鎳;第二鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0. 1mm,增韌粒子 添加比例按照質(zhì)量百分含量為30%,其中Cu和Ti分別為24%和6%,鎳基合金粉末比例 為70%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 70%,Si :3. 5%,B :3. 2%,Cr : 10%,F(xiàn)e :11%,余量為鎳;第三鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0. 30mm,增韌粒子添加比例按 照質(zhì)量百分含量為14%,其中Cu和Ti分別為11. 2%和2. 8%,鎳基合金粉末比例為86%, 以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 70%,Si :3. 5%,B :3. 2%,Cr :10%,F(xiàn)e : 11%,余量為鎳。進(jìn)行預(yù)粘結(jié)工藝中采用質(zhì)量百分含量9%的PVA(聚乙烯醇)作為粘結(jié)劑。
[0052] 實施例3 :
[0053] -種抽油光桿,包括基材和所述基材表面的鎳基合金復(fù)合涂層,其中鎳基合金復(fù) 合涂層的內(nèi)部由三層階梯涂層構(gòu)成。從基體處起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0.07mm, 增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為32 %,其中Cu和Ti分別為24%和8%,鎳基合金 粉末比例為68%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 65%,Si :2. 5%,B : 3.0%,Cr :8%,F(xiàn)e :15%,余量為鎳;第二鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0.08mm,增韌粒子 添加比例按照質(zhì)量百分含量為24%,其中Cu和Ti分別為18 %和6%,鎳基合金粉末比例 為76%,以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 65%,Si :2. 5%,B :3. 0%,Cr : 8%,F(xiàn)e :15 %,余量為鎳;第三鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0. 25mm,增韌粒子添加比例按照 質(zhì)量百分含量為12%,其中Cu和Ti分別為9%和3%,鎳基合金粉末比例為88%,以質(zhì)量 百分比計所述鎳基合金粉末的組成為:C :0. 65%,Si :2. 5%,B :3. 0%,Cr :8%,F(xiàn)e :15%, 余量為鎳。進(jìn)行預(yù)粘結(jié)工藝中采用質(zhì)量百分含量5%的PVA(聚乙烯醇)作為粘結(jié)劑。
[0054] 按照油田抽油桿/光桿力學(xué)性能檢驗的通用辦法,在本發(fā)明實施例中的20CrMo光 桿基材/MC鎳基合金復(fù)合涂層抽油光桿試樣中部任意位置截取長度500mm左右的試樣進(jìn)行 拉伸和彎曲試驗,結(jié)果如下:
[0055] 在實驗室環(huán)境下采用WE-1000型液壓萬能試驗機(jī)對以上實施例中的抽油光桿進(jìn) 行了拉伸性能評價,具體如下表1所示。結(jié)果表明,本發(fā)明的抽油光桿的抗拉強(qiáng)度、延伸率 和斷面收縮率分別達(dá)到1310MPa、12 %和55 %,不僅滿足行標(biāo)SY/T5029-2006對HL抽油光 桿關(guān)于延伸率和斷面收縮率等塑性指標(biāo)的規(guī)定,其抗拉強(qiáng)度還超過了其標(biāo)準(zhǔn)要求,體現(xiàn)了 其更1?的承載能力。
[0056] 在實驗室環(huán)境下按照GB/T14452-1993《金屬彎曲力學(xué)性能試驗方法》要求,對目前 油田常用的20CrMo鎳基涂層噴焊抽油光桿試樣(以下簡稱20CrMo試樣)和本發(fā)明實施實 例中的試樣(以下簡稱MC試樣)進(jìn)行了抗彎試驗對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的MC試樣的抗彎 強(qiáng)度比20CrMo試樣提高33 %,同時對比彎曲試驗后的試樣可以發(fā)現(xiàn),20CrMo試樣的折彎程 度遠(yuǎn)大于MC試樣,而且彎曲試驗過程中在試樣表面產(chǎn)生的裂紋數(shù)量和長度上也差別較大, 在20CrMo試樣表面涂層上有3到5條長度超過試樣圓周一半的大裂紋和10條以上長度不 超過試樣圓周1/4的短裂紋,而在MC試樣表面則只有1到2條長度超過試樣圓周一半的大 裂紋,同時短裂紋的數(shù)量通常在6到7條左右。以上結(jié)果表明,本發(fā)明的MC抽油光桿具有 較好的抗彎性能和抵制裂紋產(chǎn)生的能力,可以保證其在使用過程中具有更好的抗彎性能和 使用壽命。
[0057] 可見,本發(fā)明中的MC抽油光桿具有很好的綜合力學(xué)性能,不僅使抗拉強(qiáng)度得到了 顯著提高,再加上其表面的鎳基合金復(fù)合涂層具有優(yōu)異的耐磨耐蝕性能和較好的抗彎性 能,使本發(fā)明的抽油光桿可以很好地滿足油田高載荷和磨損腐蝕的服役環(huán)境。
[0058] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行變化,本發(fā)明的范圍由 所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種抽油光桿,包括基材和位于所述基材表面的鎳基合金復(fù)合涂層,所述基材包括 一端的鐓粗段,兩端的桿頭和中間的桿體兩部分,所述桿頭上設(shè)有外螺紋,其特征在于:所 述鎳基合金復(fù)合涂層由4% -40%質(zhì)量百分含量的增韌粒子與60% -96%質(zhì)量百分含量的 鎳基合金粉末混合而成,所述增韌粒子由Cu和Ti均勻混合而成。
2. 如權(quán)利要求1所述的抽油光桿,其特征在于:所述增韌粒子中Cu和Ti的質(zhì)量百分 含量比例為1 :1?4:1。
3. 如權(quán)利要求1所述的抽油光桿,其特征在于:以質(zhì)量百分比計所述鎳基合金粉末的 成分組成為:C :0%?0· 80%,Si :2· 0%?4. 0%,B :1· 5%?4. 5%,Cr :5· 0%?15. 0%, Fe < 5. 0%,余量為鎳。
4. 如權(quán)利要求1所述的抽油光桿,其特征在于:所述增韌粒子在所述鎳基合金復(fù)核涂 層中的添加比例按照質(zhì)量百分含量為Cu :2% -32%,Ti :0.8% -20%。
5. 如權(quán)利要求1-4任意一項所述的抽油光桿,其特征在于:所述鎳基合金復(fù)合涂層 為三層,從基材外表面起起,第一鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為〇. 05-0. 10mm,增韌粒子添 加比例按照質(zhì)量百分含量為30?40% ;第二鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為0. 05-0. 10mm, 增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為20?30% ;第三鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為 0. 20-0. 30mm,增韌粒子添加比例按照質(zhì)量百分含量為4?14%。
6. 如權(quán)利要求5所述的抽油光桿,其特征在于:所述增韌粒子的粒度為10?40微米。
7. 如權(quán)利要求5所述的抽油光桿,其特征在于:所述鎳基合金復(fù)合涂層的厚度為 0. 30mm ?0. 50mm。
8. 如權(quán)利要求5所述的抽油光桿,其特征在于:所述鎳基合金復(fù)合涂層的硬度為 25HRC ?38HRC。
9. 如權(quán)利要求5所述的抽油光桿,其特征在于:所述鎳基合金復(fù)合涂層在厚度控制上 采用外徑和質(zhì)量雙指標(biāo)檢測。
10. -種加工權(quán)利要求1-9任意一項所述的抽油光桿的工藝:主要包括以下步驟: (1) 將基材表面的油污清洗干凈并吹干; (2) 將基材表面進(jìn)行噴砂除銹、粗活或活化; (3) 將增韌粒子與鎳基合金粉末按照確定的比例混合采用機(jī)械研磨的方式進(jìn)行充分?jǐn)?拌形成鎳基合金復(fù)合粉末; (4) 在基材表面根據(jù)厚度需要采用預(yù)粘結(jié)工藝涂覆一層鎳基合金復(fù)合粉末,并進(jìn)行干 燥處理; (5) 將步驟(4)中涂覆有鎳基合金復(fù)合粉末的基材進(jìn)行重熔使基材表面形成鎳基合金 復(fù)合涂層。 (6) 將制備有鎳基合金復(fù)合涂層的抽油光桿進(jìn)行表面拋光處理。
【文檔編號】E21B17/00GK104088590SQ201410334919
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】倪德才, 劉冬梅 申請人:鐵嶺米勒石油新材料有限公司
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