一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末的製作方法
2023-07-22 01:25:56
專利名稱：一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末。
背景技術：
抽油機井一直以來都是國內外油田的主要採油方式，而抽油杆接箍則是抽油機井中一個關鍵的部件，它起著連接抽油杆向抽油泵傳遞動力的作用，特別是隨著當前深油井的不斷增多，抽油杆接箍的作用和性能就日漸重要。然而，對於腐蝕環境較為輕微的境況來說，接箍的自身的偏磨就是造成抽油杆斷脫的主要原因；而接箍對抽油管的磨損嚴重時會導致油管穿孔，兩者都會造成油井的停產。
油田目前採用在接箍附近連接扶正器和在接箍表面噴焊鎳基合金的方式來解決以上問題。扶正器的使用的初期能起到預料的作用，但在使用後期問題較多，如自身磨損後接箍和油管仍然要磨損、磨損形成的磨屑還可能造成泵漏失、過多的扶正器還能增大抽油機的載荷和活塞效應反而會加重抽油杆的磨損等。接箍表面噴焊鎳基合金後的接箍很好的解決了接箍自身的磨損問題，使得抽油杆連接處的斷脫問題得到有效解決。同時在鎳基合金中複合有減摩元素的塗層也能在一定程度上減少對油管內壁的磨損，但從使用效果看，發現此類合金塗層接箍依然存在磨穿油管的問題，特別是井筒中的造斜段這種情況出現較多，說明這種塗層減少油管內壁磨損的性能依然有待提高。另外，隨著市場上鎳基粉末價格的不斷攀升，鎳基噴焊粉末的應用也受到了較大的限制，有待於開發高性能低成本的噴焊粉末。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對低腐蝕井況的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，該噴焊粉末通過噴焊的方式塗覆在抽油杆接箍表面，能大大提高接箍的耐磨性能，同時能大大減少對接箍對油管的磨損。
為實現上述目的，本發明採用以下設計方案一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由5％～30％質量百分含量的FeS粉末與70％～95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
該噴焊粉末由5％質量百分含量的FeS粉末與95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
該噴焊粉末由10％質量百分含量的FeS粉末與90％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
該噴焊粉末由30％質量百分含量的FeS粉末與70％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
Fe55自熔合金粉末的具體成分按照質量百分含量分別為碳0.8％～4.5％，鉻15％～50％，矽2.0％～5.0％，硼1.5％～4.0％，鎳4.0％～20％，餘量為鐵。
FeS粉末和Fe55自熔合金粉末的粒度皆為20μm～102μm。
各個組分的含量確定如下首先，選取市售的普通Fe55自熔合金粉末作為主體成分。本發明控制其質量百分含量佔混合粉末的70％～95％，目的是保證該混合噴焊粉末具有較好的自熔性能和耐磨性能。選取Fe55自熔合金粉末粒度為20μm～102μm，因為粒度小於20μm會導致粉末在噴塗過程中向周圍飛濺降低沉積率，而粒度大於102μm又會出現粉末內部熔不透等影響塗層質量的問題。
其次，選取FeS粉末作為固體潤滑劑添加到噴焊粉末中，與Fe55粉末均勻混合。FeS粉末不僅成本低，而且易於與鐵基粉末結合。本發明中FeS含量在5％～30％範圍內，目的是在滿足塗層耐磨性能前提下，有效解決不同井況條件下的自潤滑問題。選取FeS的粒度為20μm～102μm，一是為了保證與Fe55粉末的均勻混合，二是為了保證粉末在熱噴塗過程中的沉積率。
本發明的優點是1、通過FeS自潤滑粉末的添加顯著提高了接箍的自潤滑性能，有效的減少了對油管內壁的磨損。
2、通過鐵基粉末代替現有技術中的鎳基粉末，使得該自潤滑鐵基噴焊粉末處理後的接箍具有良好的耐磨性能的同時具有很低的成本優勢。
3、由於採用本發明中的自潤滑鐵基合金噴焊粉末對接箍表面處理的方法與普通鎳基合金噴焊粉末塗層完全一致，因此非常易於加工和操作。
具體實施例方式
一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由5％～30％質量百分含量的FeS粉末與70％～95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末均勻混合而成。將兩種粉末在使用前混合均勻，即可作為最終粉末用於接箍表面塗層的噴焊。噴焊過程為首先將普通接箍表面依次經過預熱、噴塗和重熔處理，再在表面形成自潤滑鐵基合金噴焊層，最後經過表面打磨處理，即可得到具有優異自潤滑性能的新型耐磨接箍。
本發明接箍用自潤滑鐵基噴焊粉末的製備過程如下首先，噴焊粉末的配置。選取市場上銷售的通用Fe55自熔合金粉末。選取成都大光熱噴塗材料有限公司生產的DG.Fe55自熔合金粉末。其具體成分按照質量百分含量分別為碳0.8％～3.5％，鉻15％～30％，矽2.0％～5.0％，硼2.0％～3.5％，鎳10％～20％，餘量為鐵。
其次，選取市售的分析純級別的FeS粉末，作為固體潤滑劑。將其按照5％～30％質量百分含量與70％～95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末均勻混合，形成接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末。
實施例一，一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，由5％質量百分含量的FeS粉末與同等粒度的95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末均勻混合而成，Fe55自熔合金粉末為成都大光熱噴塗材料有限公司生產DG.Fe55自熔合金粉末；FeS粉末為市場上通用的分析純級別的FeS粉末。FeS粉末和DG.Fe55自熔合金粉末的粒度皆為20μm～102μm。
使用本發明抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末噴焊抽油杆接箍的方法如下將抽油杆接箍表面依次經過預熱、噴塗和重熔處理，在表面形成0.25～0.60mm的自潤滑鐵基合金噴焊層，最後經過砂帶表面打磨處理至Ra0.8μm，即可得到具有優異自潤滑性能的新型耐磨自潤滑接箍。
實施例二，一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基自熔合金噴焊粉末，由10％質量百分含量的FeS粉末與90％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末均勻混合而成，Fe55自熔合金粉末為成都大光熱噴塗材料有限公司生產DG.Fe55自熔合金粉末，FeS粉末為市場上通用的分析純級別的FeS粉末。FeS粉末和DG.Fe55自熔合金粉末的粒度皆為20μm～102μm。
使用本發明抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末噴焊抽油杆接箍的製作方法同實施例一。
實施例三，一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基自熔合金噴焊粉末，由30％質量百分含量的FeS粉末與70％質量百分含量的DG.Fe55自熔合金粉末均勻混合而成，Fe55自熔合金粉末為成都大光熱噴塗材料有限公司生產Fe55自熔合金粉末，FeS粉末為市場上通用的分析純級別的FeS粉末。
使用本發明抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊汾末噴焊抽油杆接箍的方法同實施例一。
在實驗室環境下對以上實施例進行磨損和腐蝕性能評價。磨損試驗在MM-200型摩擦磨損試驗機上進行，塊試樣採用油田用N80油管，環試樣為45鋼基材表面噴焊0.25～0.60mm厚的塗層，塗層成分分別為Ni55粉末和本發明中的含FeS的Fe55噴焊粉末。實驗表明，在400N的試驗載荷，400轉/分的試驗轉速，以及20分鐘試驗時間和水潤滑條件下，與N80塊/45鋼Ni55塗層環摩擦副相比，實施例一、二、三中塗層環試樣的磨損量基本持平，但對應的塊試樣的磨損量則降低了近30倍，使得塊試樣與環試樣的磨損量處於同一個數量級，並且在塊試樣的磨損表面發現了FeS層的塗抹現象，表明FeS粉末的添加有效地改善了合金噴焊層的自潤滑性能，可以減少油管的磨損，對油管形成有效保護。
權利要求
1.一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由5％～30％質量百分含量的FeS粉末與70％～95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
2.如權利要求1所述的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由5％質量百分含量的FeS粉末與95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
3.如權利要求1所述的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由10％質量百分含量的FeS粉末與90％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
4.如權利要求1所述的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，該噴焊粉末由30％質量百分含量的FeS粉末與70％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。
5.如權利要求1或2或3或4所述的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，Fe55自熔合金粉末的具體成分按照質量百分含量分別為碳0.8％～4.5％，鉻15％～50％，矽2.0％～5.0％，硼1.5％～4.0％，鎳4.0％～20％，餘量為鐵。
6.如權利要求1或2或3或4所述的抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，其特徵在於，FeS粉末和Fe55自熔合金粉末的粒度皆為20μm～102μm。
全文摘要
本發明涉及一種抽油杆接箍用自潤滑鐵基合金噴焊粉末，該噴焊粉末由5％～30％質量百分含量的FeS粉末與70％～95％質量百分含量的Fe55自熔合金粉末混合而成。將兩種粉末在使用前混合均勻，即可作為最終粉末用於抽油杆接箍表面塗層的噴焊。使用本發明自潤滑鐵基合金噴焊粉末噴焊後的抽油杆接箍不僅完全能夠滿足油田現場低腐蝕境況下的耐磨要求，而且能夠顯著改善當前油田用合金噴焊塗層接箍的自潤滑性能，代替鎳基合金塗層實現對接箍和油管的有效保護。其在接箍表面噴焊製造的過程和加工工藝簡單通用，特別適用於油田低腐蝕環境下的斜井、深井以及其它偏磨和油管磨損嚴重油井的接箍表面噴焊使用。
文檔編號C22C38/56GK101021007SQ20071006473
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月23日 優先權日2007年3月23日
發明者田斌, 黃錦濱, 張庚娟, 潘衛國 申請人:安東石油技術(集團)有限公司