激光表面改性油管與接箍耐磨耐蝕匹配性研究.pdf

1、油田機采井抽油桿接箍與油管在工作狀態(tài)下構(gòu)成滑動摩擦副，同時還承受介質(zhì)腐蝕和交變載荷，產(chǎn)生磨損、腐蝕和疲勞斷裂失效。隨著油田開發(fā)不斷深入，綜合含水逐年上升，我國大部分油田機采井管桿偏磨問題日益突出，使得油井免修期明顯降低，維護作業(yè)量大大增加，明顯提高了采油成本。目前的防偏磨措施主要有采用扶正器、涂覆防腐耐磨涂層等，這些方法取得了一定成效，但存在操作復(fù)雜、環(huán)境污染等問題。為了解決有桿泵井的管桿偏磨問題，本文采用5kW橫流CO2激光器對油管內(nèi)

2、壁和接箍表面進行強化處理，以提高油管的整體耐磨耐蝕性能。本文主要從以下三個方面研究了油管與接箍的管桿偏磨問題：
　　 研究了激光表面改性后組織的變化；用硬度計測試試樣的宏觀硬度與顯微硬度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：相變硬化區(qū)的組織為黑色細針狀淬火馬氏體和少量殘余奧氏體，白色鐵素體，仍呈帶狀分布；熔覆層的組織主要由γ-Ni基固溶體及其上分布著的網(wǎng)狀或者針狀的硼化物、碳化物和硅化物組成；普通油管的硬度是HRC24，普通接箍的硬度是HRC18.8；激

3、光強化處理的油管內(nèi)壁表面的硬度是普通油管的1.6倍；激光熔覆Ni35合金粉末后的接箍表面的硬度是普通接箍的1.95倍；激光熔覆Ni60包30％WC接箍表面硬度是普通接箍的3倍，激光熔覆Ni35接箍距表層0.46mm處硬度最高，在460HV0.3左右；油管相變硬化層的最高硬度在550HV0.3左右，隨著距離表面的深度增大，硬度隨之降低。
　　 研究了水介質(zhì)下的管桿磨損性能。水介質(zhì)下的管桿磨損試驗表明：相變硬化油管與Ni60包30％

4、WC熔覆接箍組合的摩擦副比較好，不論是油管還是接箍整體磨損趨勢均比較低，且經(jīng)過五天的磨損后油管的相變硬化層仍大量存在，其磨損率較低、耐磨性較好，進而激光相變硬化處理的油管與Ni60包30％WC熔覆接箍相互配合時，抽油桿管桿摩擦副防偏磨的能力得以提高。通過SEM分析可知，在摩擦磨損過程中，磨損接觸層形成的氧化膜不斷剝落，形成磨屑造成磨粒磨損，進而管桿間磨損以磨粒磨損為主。
　　 研究了3.5％NaCl溶液下的管桿磨蝕性能。3.5％