[发明专利]自润滑镍基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自润滑镍基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法。

背景技术

抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式，而抽油杆接箍则是抽油机井中一个关键的部件，它起着连接抽油杆向抽油泵传递动力的作用，特别是随着当前深油井的不断增多，抽油杆接箍的作用和性能就日渐重要。然而，接箍的实际工作环境却十分恶劣，接箍自身的偏磨腐蚀经常导致抽油杆的断脱；而接箍对抽油管的磨损严重时会导致油管穿孔，两者都会造成油井的停产。

油田目前采用在接箍附近连接扶正器和在接箍表面喷焊镍基合金的方式来解决以上问题。扶正器的使用的初期能起到预防的作用，但在使用后期问题较多，如自身磨损后接箍和油管仍然要磨损、磨损形成的磨屑还可能造成泵漏失、过多的扶正器还能增大抽油机的载荷和活塞效应反而会加重抽油杆的磨损等。接箍表面喷焊镍基合金(多数为Ni60合金粉末)后的接箍很好的解决了接箍自身的磨损和腐蚀问题，使得抽油杆连接处的断脱问题得到有效解决。同时在镍基合金中复合有减摩元素的涂层也能在一定程度上减少对油管内壁的磨损，但从使用效果看，发现此类合金涂层接箍依然存在磨穿油管的问题，特别是井筒中的造斜段这种情况出现较多，说明这种涂层减少油管内壁磨损的性能依然有待提高。

而通过引入新型固体润滑剂FeS与镍基合金粉末混合形成的自润滑镍基合金粉末，不仅可以使原来的镍基合金喷焊接箍的自润滑性能得到显著改善，而且不会增加镍基合金喷焊接箍的成本。然而，FeS作为固体润滑剂在喷涂领域的应用还没有看到，在其粉末制备和与自熔合金喷涂粉末的混合等方面都没有开展相应的工作。因此，通过对FeS固体润滑剂的制备方法以及FeS固体润滑剂与镍基合金粉末的混合方法等方面进行优化选择，开发出一种自润滑镍基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，将有效地解决油田现场接箍/油管的磨损和腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种自润滑镍基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，通过这种方法制作的抽油杆接箍具有更强的耐腐蚀性和耐磨性，同时在使用过程中可较彻底和有效地降低对油管内壁的磨损，解决油田普遍存在的接箍/油管的磨损和腐蚀问题。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种自润滑镍基合金喷焊抽油杆接箍的制备方法，其特征是，它包括下列步骤：步骤一、固体润滑剂FeS粉末的制备：1、首先选取市售分析纯级别的块状FeS粉末试剂；2、接着采用湿法研磨法制备FeS粉末，以确保研磨过程中FeS粉末不会被氧化，即按照1：1～1:5的体积比例将FeS粉末和无水乙醇试剂装入球磨机中，选定1000～2000转/分的转速，每隔半小时停止一次球磨，每次停止后将带有小颗粒FeS的溶液倒出，并采用滤纸进行过滤、风干，而将相应体积的无水乙醇补充到球磨机中与剩余的大颗粒FeS形成同样体积的新的混合液后继续研磨，如此反复数次，直到研磨机中剩余的大颗粒FeS很少后即可停止；3、然后将滤纸上风干的FeS粉末收集起来，在坩埚中略加研磨后，用标准粒度筛筛分粉末，即可得到20μm～102μm粒度的FeS粉末；4、再采用水热氢还原法对步骤3中球磨筛分得到的FeS粉末进行镍包覆处理，即选取50％质量百分含量的镍进行包覆处理，使FeS表面的包覆率达到85％～90％；5、最后将得到的镍包FeS粉末用标准粒度筛筛分粉末，以得到制作自润滑合金粉末所需的20μm～102μm粒度的镍包FeS粉末；步骤二、喷焊用合金粉末的混合：1、选取市售的Ni60自熔合金粉末，其粒度范围20μm～102μm；2、将步骤一中制得的镍包FeS粉末按照5％～30％质量百分含量与70％～95％质量百分含量的Ni60自熔合金粉末粉末进行混合，为了得到均匀的混合效果，通过“机械搅拌摇匀+筛分”方式进行混合，即首先将混在一起后的粉末用玻璃棒进行搅拌，然后将其放入密闭容器中反复摇晃，最后再将其倒入150目和250目两级标准筛筛分混合以得到混合均匀的喷焊用自润滑镍基合金粉末；步骤三、喷焊处理：1、在100℃—120℃的烘干箱中对步骤二中制得的混合均匀的自润滑镍基合金粉末进行干燥处理；2、抽油杆接箍表面预处理，对抽油杆接箍表面进行喷砂粗化处理，并使表面活化，保证表面清洁、无油污，将数个接箍串在同一根金属杆上并将两端固定；3、对接箍表面预热、喷涂：首先，将接箍转动着在中频感应加热器的加热线圈内沿轴向移动预热至微微发蓝，以提高接箍表面的温度，增加粉末的沉积率和结合强度；被加热后从加热线圈端部伸出来的接箍立刻将自润滑镍基合金粉末用金属粉末喷枪进行喷涂，直至喷涂至接箍的末端，喷涂后得到的涂层厚度在0.50mm～0.70mm范围；4、重熔冷却，采用中频感应加热装置对接箍进行表面感应加热，使其表面的合金涂层重熔，重熔温度控制在950℃-1050℃，即涂层出现镜面现象，并使接箍在转动状态下冷却下来；步骤四、抛光后处理：最后对接箍表面进行抛光处理，使其表面涂层厚度在0.25mm～0.60mm范围，粗糙度不超过Ra0.8μm，即得到自润滑镍基合金喷焊接箍。