[发明专利]一种新型抽油机驴头销子及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石油设备领域，具体涉及一种抽油机驴头销子及其制备方法。

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，而驴头则是抽油机的一个主要组成部分。抽油机驴头与抽油机横梁端部之间采用驴头销子来连接是最常见的一种固定方式。驴头销子通常为长半米左右、直径数厘米不等的直插式“T”型结构销子，上面的“—”为销子顶部，而下面的“│”为销子的销体部分。由于抽油机井在维修或测试等各种作业过程中，需要时常旋转或者翻转驴头来让位，因此驴头销子的性能对抽油机井的正常工作有着重要影响。而在安装或者作业时通常需要操作工人爬上7米多高的驴头用铁锤砸打销子来实现安装和拆卸，工作强度和安全隐患都很大。

驴头销子目前大都采用普通碳素结构钢（如Q235等）制造，其力学性能可以满足使用要求，但其耐磨耐蚀等性能并不是很好。在实际使用过程中，驴头销子的失效形式包括磨损、腐蚀和断裂等三个主要方面。第一，驴头销子和销孔之间应该是紧配合，但随着使用时间的延长和驴头反复转动等原因，驴头销子会出现磨损的问题，使得销子和销孔间产生间隙而晃荡并产生安全隐患；第二，由于长期暴露在大气中和野外，风吹日晒雨淋使得销子销体部分极易生锈，而锈蚀较多较严重时就会出现销子卡死销孔的现象，导致驴头无法转动或者很难拆卸销子，使得腐蚀成为驴头销子最常见的问题；第三，驴头在采油过程中要承受抽油杆柱和原油液流等很大的载荷，作为连接部件的驴头销子同样也要承受很大的载荷，如果由于磨损和腐蚀在表面形成划痕或点蚀坑等缺陷，则随着时间延长这就容易在销子表面产生疲劳源并最终发生断裂。

目前油田对驴头销子以上问题的解决主要集中在两个方向上，一是改变驴头销子的结构，比如用空心结构来减轻销子的重量或者采用可伸缩结构来减少由于锈蚀导致的销子卡死现象的发生；二是开发驴头销子拆卸装置，通过研制各种不同结构和原理的驴头销子拆卸装置来降低该过程的工作强度和解决销子拆卸难的问题。而以上现有的解决办法并不能从根本上解决销子的磨损、腐蚀和断裂问题。材料的改进是彻底解决以上问题的有效途径，但目前还没有从驴头销子的材料角度出发来解决问题的研究和产品。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种新型抽油机驴头销子，通过从销子材料角度出发，采用制备表面涂层的方法，大幅提高驴头销子的耐腐蚀耐磨性能，从根本上有效解决驴头销子的磨损、腐蚀和断裂问题。

按照本发明提供的一种新型抽油机驴头销子，在销子基体外表面制备一层NiCr合金涂层，在所述NiCr合金涂层表面制备一层MoS₂固体润滑改性层。

按照本发明提供的一种新型抽油机驴头销子还具有如下附属技术特征：

所述NiCr合金涂层的组分按照质量百分含量为：铬15%～30%，镍85%～70%。

所述NiCr合金涂层采用喷焊工艺制备在销子基体外表面，其厚度为0.10mm～0.50mm。

喷焊所述NiCr合金涂层所采用NiCr合金粉末的粒度为20μm ～102μm。

所述MoS₂固体润滑改性层采用离子注入工艺制备在所述NiCr合金涂层表面，其厚度为0.20μm～0.50μm。

离子注入时，离子注入剂量为不小于2×10¹⁷离子/cm²。

所述MoS₂固体润滑改性层直接在所述NiCr合金涂层表面注入，在注入厚度内与所述NiCr合金涂层形成复合涂层，并在所述NiCr合金涂层表面呈散点状分布。

所述NiCr合金涂层与销子基体之间为冶金结合，所述MoS₂固体润滑改性层与所述NiCr合金涂层之间无明显界限，注入离子沿所述NiCr合金涂层深度方向呈逐渐衰减趋势。

按照本发明提供的一种新型抽油机驴头销子的制备方法，包括如下步骤，

（1）、将驴头销子基体表面清洗干净并吹干；

（2）、对驴头销子基体表面进行喷砂除锈、粗化和活化处理；

（3）、在驴头销子基体表面采用热喷焊工艺制备一层0.10～0.50mm厚度的NiCr合金涂层；

（4）、喷焊结束后，对驴头销子进行抛光处理；

（5）、采用离子注入工艺在所述NiCr合金涂层表面制备一层0.20μm～0.50μm厚度的MoS₂固体润滑改性层。