[发明专利]一种抽油杆表面防腐耐磨复合涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抽油杆表面防腐耐磨复合涂层及其制备方法，该方法通过对喷粉用的合金粉末进行成分调整处理，使得最终喷粉制得的抽油杆表面的喷焊层主要含有Ni、Cr、Mo、B、Si、W等元素，其中Ni、Cr能提供良好的耐腐蚀性能；Mo、W可有效提高喷焊层的高温稳定性、耐蚀性及耐磨性；B、Si可有效改善喷焊过程中熔体的流动性，提高喷焊层的致密性。在喷粉后通过重熔处理，使得被喷覆的粉末能够和抽油杆基体更好的结合，提高整个抽油杆的抗耐磨，耐腐蚀效果，反复进行多次的喷粉和重熔处理，保证最终形成的焊层满足设计使用需求。

【技术领域】

本发明属于材料表面技术领域，具体涉及一种抽油杆表面防腐耐磨复合涂层及其制备方法。

【背景技术】

在石油开采中，抽油机有杆泵采油是当前国内外应用相当广泛的采油方法。在有杆泵工作的过程中，由于各种原因，如因井斜造成的抽油杆弯曲，因内压造成的油管弯曲等不可避免地造成抽油杆与油管在同一部位摩擦。这种摩擦次数高，有杆泵冲次按6-7次/分计算，每天抽油杆与油管的摩擦高达9300次，且在同一部位发生。

此外，当天然气中不仅含有H₂S，还含有CO₂等腐蚀性气体时，由于H₂S、CO₂对金属材料的双重影响以及H₂S、CO₂气体间的交互作用，再加上井下高浓度Cl^-以及高温高压环境，使得这种复杂的多相介质体系中抽油杆的腐蚀问题变得异常严重和复杂，因此经常出现失效事故，给油田带来巨大的经济损失及安全隐患。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种抽油杆表面防腐耐磨处理方法，以解决抽油杆易被腐蚀，易出现失效事故的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种抽油杆表面防腐耐磨复合涂层，所述复合涂层由内向外依次为互扩散层、Ni基耐蚀合金层、混合氧化物耐磨层。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述互扩散层中含有Fe、Ni、Al和Si元素，所述互扩散层的厚度为10～30微米。

优选的，所述Ni基耐蚀合金层由NiAl、FeSi和Ni三相组成，厚度为300微米～800微米。

优选的，混合氧化物耐磨层由SiO₂-Al₂O₃组成。

一种抽油杆表面防腐耐磨复合涂层制备方法，包括以下步骤：

步骤1，配置合金粉末，所述合金粉末按质量分数计，混合比例为：Al：12.0-15.0％、B：2.0-3.0％、Si：6.0-8.0％、Re：1.0-2.0％、Mo：1.0-2.0％、Fe：8.0-10.0％、Ni：余量；

步骤2，预热抽油杆；

步骤3，对预热后的抽油杆进行喷粉处理，粉末为步骤1配置的合金粉末，喷粉后进行重熔处理，重复喷粉和重熔2-4次，得到过程抽油杆；

步骤4，对过程抽油杆进行保温缓冷，最终冷却至室温；

步骤5，抽油杆进行热处理，并在空气中冷却至室温，抽油杆表面防腐耐磨复合涂层制备完成。

优选的，步骤1中，对混合后的粉末进行研磨，制得250～350目的合金粉末，用于喷粉。

优选的，步骤2中，在预热抽油杆前，对抽油杆进行喷砂除锈预处理，预处理后的抽油杆表面粗糙度为40～80μm、无氧化锈蚀；

步骤2中，预热后的抽油杆温度为300℃。