[实用新型]专用于喷焊合金涂层抽油光杆的光杆卡子

说明书

专用于喷焊合金涂层抽油光杆的光杆卡子,包括前夹板、后夹板和螺栓，所述螺栓将所述前夹板和后夹板连接后对所述喷焊合金涂层抽油光杆进行夹持，还包括金属垫层，所述金属垫层为圆弧型板材，与所述夹板相互配合，且所述金属垫层在高度方向的上下边缘均有外沿，所述夹板内表面为圆弧状，所述夹板内表面上有凸起的卡牙，所述卡牙以区块形式间断分布在所述夹板内表面上。本光杆卡子易加工，对光杆的加工工艺和涂层成分等均没有限定，对于无涂层的普通抽油光杆同样有效，适合于大规模推广。可有效解决由于夹持引起的喷焊涂层抽油光杆的疲劳断裂。

技术领域

本实用新型涉及石油工具，更具体涉及一种专用于喷焊合金涂层抽油光杆的光杆卡子。

背景技术

抽油光杆是油田人工举升采油最关键的部件之一，为了解决磨损和腐蚀问题，在API 11B和SY/T 5029标准中都推荐使用喷焊镍基合金涂层抽油光杆。但是，对于这类喷焊合金涂层抽油光杆来说，疲劳断裂成为困扰镍基合金涂层抽油光杆失效的最主要问题。现有的研究中，大都从抽油光杆角度入手来解决其疲劳断裂问题，一是采用高疲劳强度抽油光杆基材；二是对喷焊的合金涂层成分进行调整，使涂层的韧性得到改善；三是对抽油光杆和基材的处理工艺进行优化。

但事实上，光杆卡子同样对喷焊涂层抽油光杆的疲劳断裂有着显著影响。光杆卡子是连接抽油机驴头和光杆的关键石油工具，通常包括圆弧形内表面夹板和螺栓，将光杆置于前后两个夹板中间，通过螺栓将前后两个夹板进行紧固，从而实现对抽油光杆的夹持。光杆卡子大体分为两大类，一类是夹板内表面通过卡牙对光杆表面进行卡咬来实现对光杆的紧固，其中卡牙对光杆表面形成的卡咬痕迹引起的应力集中都会成为疲劳裂纹源，特别是喷焊涂层光杆的影响尤为显著；另一类是夹板内表面无卡牙，而是通过对夹板施加压力来实现光杆的夹持，由于只是通过光滑表面对光杆进行抱紧，因此需要施加很高的应力才不会打滑，这样的高应力同样会引起喷焊涂层抽油光杆出现疲劳源。统计发现，光杆卡子及其下方10公分范围内的弯曲应力集中区域是包括普通光杆和喷焊涂层光杆在内的抽油光杆疲劳断裂的高发位置。其主要原因之一就是光杆卡子的夹持会使喷焊合金涂层表面出现应力集中，而合金涂层硬度相对较高，在夹持或弯曲等变形条件下易于出现裂纹，而由于涂层与基体之间的冶金结合，一旦裂纹扩展进入光杆基材表层后就会快速在基体内部扩展，从而导致疲劳断裂的发生。而现有的关于光杆卡子的研究无法有效解决由于卡子的夹持引起的喷焊涂层抽油光杆的疲劳断裂问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种专门针对喷焊合金涂层抽油光杆，可有效解决由于夹持引起的喷焊涂层抽油光杆的疲劳断裂的光杆卡子。

按照本实用新型提供的一种专用于喷焊合金涂层抽油光杆的光杆卡子，包括前夹板、后夹板和螺栓，所述螺栓将所述前夹板和后夹板连接后对所述喷焊合金涂层抽油光杆进行夹持，其采用的主要技术方案为：还包括金属垫层，所述金属垫层为圆弧型板材，与所述夹板相互配合，且所述金属垫层在高度方向的上下边缘均有外沿，所述金属垫层的材质为纯金属材料，所述夹板内表面为圆弧状，所述夹板内表面上有凸起的卡牙，所述卡牙以区块形式间断分布在所述夹板内表面上。

本实用新型中引入金属垫层处于光杆卡子和喷焊涂层抽油光杆之间，所述金属垫层设计显著区别于现有的光杆卡子。

本实用新型提供的专用于喷焊合金涂层抽油光杆的光杆卡子，还采用如下附属技术方案：所述夹板内表面卡牙的上端和下端均与所述夹板上下边缘之间的距离为30-50毫米。通过该设计避免了卡牙在卡子边缘处的设计，可以缓解由于所述夹板内表面卡牙导致的应力集中和由于所述光杆卡子边缘处完全应力集中的过渡叠加，一定程度上降低所述光杆卡子上、下边缘处喷焊涂层抽油光杆的应力集中。

所述前夹板和所述后夹板内表面的所述卡牙以区块形式相互间隔交替排列，使得所述光杆卡子对喷焊涂层抽油光杆表面的夹持变得不连续，所述卡牙的每一组区块均完全一致，作为一个结构单元，在所述前后夹板固定后，所述抽油光杆表面任一被卡咬横截面对应所述卡牙的长度相等，从而可以确保光杆卡子夹持部位的应力集中相对均匀。