雙向保護抽油泵柱塞及其柱塞合金塗層熱噴塗加工工藝的製作方法
2023-09-21 06:55:45
專利名稱：雙向保護抽油泵柱塞及其柱塞合金塗層熱噴塗加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙向保護抽油泵柱塞及其柱塞合金塗層熱噴塗加工工藝，屬 於石油設備加工領域。
背景技術：
抽油機有杆泵採油是一種人工舉升採油方式，以其設備簡單，投資少，管理 方便，適應性強等優點被國內外各主要油田廣泛採用。有杆泵採油設備性能的好 壞在石油開採領域具有舉足輕重的作用。抽油泵是其中的一個重要組成部分，是 通過油管和抽油杆下到井中並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、進油閥、出油閥組成。上衝程時，柱塞下面的下 泵腔容積增大，壓力減小，進油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進入下腔； 與此同時，出油閥在其上下壓差作用下關閉，柱塞上面的上泵腔內的原油沿油管 排到地面。同理，下衝程時，柱塞壓縮進油閥和出油閥之間的原油，關閉進油閥， 打開出油閥，下泵腔原油進入上泵腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環。 如此周而復始，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，在泵筒內周而復始上下往復運動的柱塞不可避免的 與泵筒內表面發生摩擦作用，在自身外表面磨損的同時，也對泵筒內表面造成了 破壞。此外，國內油田普遍進入高含水開發後期，由於高含砂、高含水、高礦化 度、高溫蒸汽稠油開採、注聚合物開採及強腐蝕的介質環境等因素影響，也對柱 塞造成腐蝕破壞作用，這種腐蝕作用同時更加劇了柱塞的磨損。
由於抽油泵柱塞及泵筒的磨損導致抽油泵失效，結果造成修井作業，而修井 作業除引起修井開銷外，也同時損失了產量。因此如何提高抽油泵的使用壽命， 是油田開採急需解決的重要問題之一。
以往的抽油泵柱塞表面化學鍍層和其他一些塗層，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，但是由於自身表面硬度的提高，不可避免造 成對泵筒內表面磨損的加劇，降低了泵筒的正常使用壽命。
發明內容
本發明的目的是要提供一種雙向保護抽油泵柱塞及其柱塞合金塗層熱噴塗 加工工藝，通過合理的工藝流程和加工控制，使柱塞表面的耐磨耐腐塗層與柱塞 本體在熔融狀態中緊密結合，不破壞柱塞本體，並可形成塗層過渡帶，減小劃痕 產生後的電化學腐蝕造成塗層的整體剝落，保護柱塞長時間抵禦井下惡劣的腐蝕環境，提高柱塞耐磨性，並同時有效降低對泵筒內表面的磨損。
本發明提供了一種雙向保護抽油泵柱塞，包括一種長圓柱體，圓柱體的兩端 有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴塗有一層耐腐蝕耐磨損A0C合金塗層；所
述的合金塗層的厚度大於0.25mm，所述的合金塗層成分為鉻14% 17%，鐵<8%， 矽3. 5% 5% ，硼2. 8%-3. 8%，碳0. 5% 1%，鎳65. 2%-78. 9%。
本發明還提供了一種雙向保護抽油泵柱塞合金塗層熱噴塗加工工藝，是通過 表面粗化活化處理、噴塗、重熔、拋光等工序在柱塞表面形成耐磨耐蝕塗層的工 藝。用IOO弁砂帶對柱塞毛坯進行打磨，使柱塞毛坯表面粗化，打磨後保持粗化 表面清潔、無油汙。之後將柱塞表面加熱到30CTC。利用熱噴塗設備在柱塞表面 預噴塗一層合金粉末，厚度約0.2mm，以保護柱塞表面不直接與空氣接觸。然後 調整噴塗粉末送粉量繼續噴塗，使塗層厚度達到0. 4mm以上。
通過控制中頻感應加熱參數和柱塞的移動速度等溫控措施，可以減少塗層應 力，提高塗層與基體的結合強度。通過合理控制氣體壓力、噴塗距離和噴塗角度， 獲得高噴塗速率、高沉積效率和均勻的塗層組織。可以使塗層與柱塞基體結合後， 基體金屬的金相組織不發生改變，形成厚度大於0.25mm的耐磨耐腐蝕塗層，均 勻牢固地與柱塞基體結合，使柱塞保持足夠的耐磨耐腐蝕特性和抗拉強度。熱噴 塗後，通過特定的電子工具機控制與合理的參數設定，利用中頻感應設備的感應線 圈對帶有熱噴塗合金塗層的柱塞做表面重熔處理。
其主要優點是操作簡便，經濟實用，便於合理控制工藝流程，噴塗效率高， 節約合金粉末，噴塗後的塗層結合緊密，塗覆過程不影響柱塞基體材料的金相組 織。
可以形成厚度大於0.25mm的耐磨耐蝕低摩擦係數的塗層，可以適應外界摩 擦和腐蝕，並且在摩擦過程中部分合金塗層成分以片狀形式轉移泵筒內壁，起到 既保護柱塞又保護泵筒的雙向保護功能。
圖1是本發明的工藝流程示意圖2是AOF雙向保護抽油泵柱塞示意由附圖2，AOF雙向保護抽油泵柱塞(3)是一長圓柱體，兩端均有螺紋(1，4)， 可以與閥罩連接。在柱塞(3)外表面用熱噴塗工藝，噴塗一層A0C合金塗層(2)， 其厚度大於O. 25mm。
具體實施例方式
AOF雙向保護抽油泵柱塞表面合金塗層噴塗工藝，按下列程序進行 1、表面預處理。柱塞表面用100#砂帶打磨粗化，並使表面活化，保證表面 清潔、無油汙。
42、 預熱。除去柱塞表面的水分和提高柱塞表面的溫度，增加粉末粘接結合 率，避免過多粉末撞擊在冷工件上所造成的反彈損耗。預熱溫度一般在30(TC左 右，即柱塞表面顏色將近發藍或剛發藍即可。
3、 預噴粉。噴塗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400'C以上時，表面金屬將產生高溫氧化。為防止此種現象的發生，在柱 塞表面預噴上一層合金粉末，以保護柱塞表面不直接與空氣接觸。預噴厚度為 0.2mm左右，預噴時氧乙炔火焰採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。工具機行走，同時帶動柱塞轉動，調整送粉量，使最終塗層厚度達 到0. 4mm左右。
5、 重熔冷卻。採用表面感應加熱重熔，重熔溫度控制在塗層出現鏡面現象， 溫度在100(TC左右，粉末充分熔化流動，並使柱塞在轉動狀態下冷卻下來。
6、 拋光。採用100#舊砂帶、200#砂帶反覆打磨，使柱塞表面塗層厚度大 於0. 25mm，粗糙度不超過RaO. 4 y m。
權利要求
1、一種雙向保護抽油泵柱塞，其特徵是，包括一種長圓柱體，圓柱體的兩端有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴塗有一層耐腐蝕耐磨損AOC合金塗層；所述的合金塗層的厚度大於0.25mm，所述的合金塗層成分為鉻14％～17％，鐵＜8％，矽3.5％～5％，硼2.8％-3.8％，碳0.5％～1％，鎳65.2％-78.9％。
2、 一種雙向保護抽油泵柱塞合金塗層的熱噴塗加工工藝，其特徵是，通過 表面粗化活化處理、噴塗、重熔、拋光工序，在柱塞表面形成耐磨耐蝕塗層。
3、 一種AOF雙向保護抽油泵柱塞合金塗層的熱噴塗加工工藝，其特徵是， 對柱塞毛坯進行表面除油處理，用砂帶進行打磨粗化，然後預熱到30(TC使表面 活化，預噴塗約0.2mm厚的合金粉末，以保護柱塞表面不直接與空氣接觸，然後 繼續噴塗，使塗層最終厚度達到0.4mm，噴塗完成後用中頻感應加熱裝置加熱使 合金塗層重熔，重熔溫度約IOO(TC左右，最後用100#和200#砂帶打磨、拋光 即製成塗層厚度大於0.25mm AOF雙向保護抽油泵柱塞。
全文摘要
本發明涉及一種雙向保護抽油泵柱塞及其柱塞合金塗層熱噴塗加工工藝，所述的保護抽油泵柱塞，包括一種長圓柱體，圓柱體的兩端有外螺紋，與閥罩連接，在柱塞表面噴塗有一層耐腐蝕耐磨損AOC合金塗層；所述的合金塗層的厚度大於0.25mm，所述的合金塗層成分為鉻14％～17％，鐵＜8％，矽3.5％～5％，硼2.8％-3.8％，碳0.5％～1％，鎳65.2％-78.9％。通過表面粗化活化處理、噴塗、重熔、拋光工序，在柱塞表面形成耐磨耐蝕塗層。本工藝操作簡便，噴塗後塗層結合緊密，塗覆過程不影響柱塞基體性能，塗層厚度大於0.25mm，可以抵抗外界磨損和腐蝕，降低對抽油泵泵筒內表面的磨損。
文檔編號C23C4/02GK101586558SQ20081011258
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者李耀輝 申請人:安東石油技術(集團)有限公司