专利名称：一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表面处理工艺，具体的是对抽油杆进行表面处理的工艺。
背景技术：
大庆油田进入高含水开发后期，为了提高老油田采收率，在这些油田上大范围的采用了注聚、注三元液采油技术，应用这些技术的同时极大地恶化了腐蚀环境，抽油杆的腐蚀原因变成了多方面因素综合作用的结果。其腐蚀以电化学腐蚀为主，主要表现为氧浓差腐蚀、细菌腐蚀，Cl—穿透腐蚀产物膜自催化加速腐蚀，微生物腐蚀及机械腐蚀等。此外，光杆在工作时还受到盘根腐蚀，盘根硬度，粗糙度，坚硬的垢粒等加速了磨损速度。极为苛刻的服役条件造成了抽油杆的腐蚀及断裂，使用寿命缩短，报废杆堆积如山，造成巨大浪费。所以无论是从油田发展角度考虑，还是从国家能源安全，能源贮备及循环经济体系建设等战略角度考虑，抽油杆的防腐延寿问题已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提供一种对抽油杆进行表面处理的工艺，采用此种工艺处理后的抽油杆，具有合金化的高强表面，可提高抽油杆的抗腐蚀能力，同时延长抽油杆的使用寿命。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其具体步骤如下
1、对抽油杆工件进行预处理，使工件表面无油、无锈；
2、按照重量百分比计算，取95%铬粉、氯化铵及4%氯化铁，用水解硅酸乙酯制成膏剂，涂覆于工件表面，涂层厚度为0. 25mm ；干燥后，在氩气保护下，高频电流感应加热到 1200°C，保温2分钟；
3、将步骤2处理后的抽油杆降温预冷至810 830°C，油或水冷淬火；
4、加热至160 200°C，回火2 3h，空冷至室温。本发明专利的原理说明抽油杆渗铬工艺主要是利用铬与碳的亲合力比铁强，具有从铁中获得碳原子的能力，铬的原子直径较大，渗入杆中造成晶格畸变，表面能升高，但由于与碳亲和力比铁强，与碳形成碳化物，可使晶格畸变减少，表面能降低，使金属原子能不断“渗入”，形成金属碳化物渗层，而且钢铁表面有碳化物形成后，也阻碍金属原子进一步渗入，但在较高温度下，钢铁中晶格空隙较大，渗入的金属原子动能大，金属原子也较容易进入基体金属中，在渗入金属向内扩散和基体碳原子向外扩散的双向扩散作用下，渗层厚度比较低温度下渗金属渗层厚度显著增加。在对杆件感应加热渗铬后，将工件降温预冷至高于Ar1或Ar3温度(810 830) °C直接淬火，然后在(160 200) V 士20°C，回火2 3 小时。降温或出炉预冷的目的是减少淬火内应力，从而减少杆件变形；降低奥氏体中
3的碳含量，使淬火后残留的奥氏体减少，以提高抽油杆表面硬度。此外，直接淬火还可减少加热和冷却次数，使操作简化，生产效率提高，还可减少淬火变形及表面氧化脱碳。有益效果本申请的抽油杆表面处理采用感应加热渗铬并热处理工艺，经该工艺处理的抽油杆，杆的表面实现了不锈钢化，其耐蚀性、耐磨性、疲劳强度、热硬性和抗高温氧化性都大大提高，最终达到防腐延寿的目的。该专利技术含量高，创新点突出，产业化推广应用空间巨大，经济效益十分可观。
图1是35CrMo抽油杆渗铬后(淬火及低温回火处理)金相组织图。图2是显微硬度压痕图。图3是硬度梯度曲线。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明
一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其具体步骤如下
1、对抽油杆工件表面进行喷砂除锈及酸洗的处理，达到表面无油、无锈；
2、按照重量百分比计算，取95%铬粉、氯化铵及4%氯化铁，用水解硅酸乙酯制成膏剂，涂覆于工件表面，涂层厚度为0. 25mm ；干燥后，在氩气保护下，高频电流感应加热到 1200°C，保温2分钟；
3、将抽油杆降温预冷至820°C淬火，水冷；
4、加热至180°C，回火2.5h，空冷至室温。经过上述制作工艺得到的抽油杆，其组织结构如图1所示自表面及心部，近表层组织为针状马氏体、铬铁碳化物及少量残留奥氏体；心部主要为残留奥氏体、贝氏体及少量铁素体。其中铬铁碳化物及马氏体具有高的强度和硬度，同时碳化物还可以显著提高工件耐磨性及抗咬合性，与前二者相比，残留奥氏体强度、硬度较低，塑性、韧性较高，因而组织中有一定数量的残留奥氏体，能起到对外力缓冲和使应力分部均勻的作用，增加疲劳裂纹形成和扩展中遇到的阻力，提高钢的断裂韧度。我们还对经本申请的工艺处理过的抽油杆进行了硬度实验，其结果如图2及图3 所示用硬度法测定渗铬碳淬火后的有效硬化层，图2中黑色棱形即是显微硬度压痕，图3 为硬度变化情况，从曲线上测得有效硬化层DC9. 802/550/0. 72mm。从图3中的硬度梯度曲线可以看出，从杆的表部至心部，硬度呈递减趋势，综上所述，经此感应加热渗铬并热处理后的抽油杆达到了表面改性的目的。具有合金化硬化层的抽油杆的耐蚀性、耐磨性、疲劳强度、热硬性和抗高温氧化等性能皆大大提高，抽油杆表面的不锈钢化，达到了外硬内韧的目的，具有优良的综合性能。
权利要求
1.一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其具体步骤如下(1)、对抽油杆工件进行预处理，使工件表面无油、无锈；(2)、按照重量百分比计算，取95%铬粉、氯化铵及4%氯化铁，用水解硅酸乙酯制成膏剂，涂覆于工件表面，涂层厚度为0. 25mm ；干燥后，在氩气保护下，高频电流感应加热到1200°C，保温2分钟；(3)、将经步骤2处理后的抽油杆降温预冷至810 830°C，油或水冷淬火；(4)、加热至160 200°C，回火2 3h，空冷至室温。
2.、按照权利要求1所述的一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其特征在于步骤(3)中抽油杆降温预冷至820°C。
3.、按照权利要求1所述的一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其特征在于步骤(4)为加热至180°C，回火2. 5h。
全文摘要
本发明涉及一种抽油杆表面合金化高综合性能改性处理工艺，其具体步骤是对抽油杆工件进行预处理，按照重量百分比计算，取95％铬粉、1％氯化铵及4％氯化铁，用水解硅酸乙酯制成膏剂，涂覆于工件表面，涂层厚度为0.25mm；干燥后，在氩气保护下，高频电流感应加热到1200℃，保温2分钟；然后对抽油杆降温预冷至810～830℃，油或水冷淬火；最后加热至160～200℃，回火2～3h，空冷至室温。经该工艺处理的抽油杆，杆的表面实现了不锈钢化，其耐蚀性、耐磨性、疲劳强度、热硬性和抗高温氧化性都大大提高，最终达到防腐延寿的目的。
文档编号C21D9/00GK102206828SQ20111013128
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者佐丽, 冯云亭, 李福军, 窦志坚, 郭士强 申请人:大庆高新区北油创业科技有限公司