[发明专利]防腐耐磨TiCN复合涂层及其喷涂方法及防腐耐磨抽油机光杆

说明书

技术领域

本发明属于油田采油领域，涉及抽油机光杆防腐涂层，特别涉及一种防腐耐磨 TiCN复合涂层及其喷涂方法及防腐耐磨抽油机光杆。

背景技术

随着油田二次采油开采的不断深入，大多油井进入高含水期，抽油机井普遍出现了光杆的腐蚀磨损问题，造成光杆偏磨、盘根密封不严、井口盘根渗漏及胶皮盘根磨损等一系列问题，影响了油井正常的清洁生产。为了确保油区生产不污染周边环境以及不增加工人的工作量，因此急需解决抽油机光杆的腐蚀磨损问题，提出并采取相应有效的防治和减缓腐蚀磨损速度的措施。

当前，抽油机光杆表面普遍采用电镀铬技术来处理，电镀铬是一种传统的表面电镀技术，已经应用近百年。然而，抽油机光杆长期在腐蚀、磨损的工况下工作，由于采油工艺和油质的变化，与光杆接触的油液、水液中含有H₂S、O₂等强腐蚀性介质，传统镀铬层无法满足光杆表面的防腐要求，同时由于光杆长期与密封井口的盘根接触摩擦，腐蚀产生的麻点和油液和水液中的沙粒将会加速盘根和光杆的磨损，最终光杆因腐蚀和磨损而失效。

电镀硬铬过程中产生的Cr⁶⁺会导致严重的环境污染问题。镀铬使用铬酸溶液，在镀铬过程中会产生大量的氢气，氢气泡破裂产生的酸雾中含有致癌的Cr⁶⁺；另外镀铬会产生大量的有毒废物和含有Cr⁶⁺的废水。因此，各国对镀铬工艺的管制越来越严格。为了避免Cr⁶⁺对环境的污染，人们一直努力寻找能替代电镀硬铬的涂层工艺。已开发出多种涂层技术，包括物理气相沉积、化学气相沉积、激光涂层技术、热喷涂技术等。然而，由于PVD、CVD等膜技术在真空中实现，部分形状复杂和较大的零件，加上成本高，限制了这些技术的应用。而热喷涂技术灵活、方便、零件无需重新设计，是替代镀铬层最有竞争力的技术。但目前开发的替代涂层多以超音速火焰喷涂 WC-Co或WC-Co-Cr为主，在国内推广应用遇到了较大的阻碍，其主要原因仍是成本问题。

因此，亟需一种环保、成本低、喷涂技术便捷且具有强韧性及强度的喷涂涂层及其喷涂方法，延长抽油机光杆和盘根的整体寿命，降低抽油机的能耗，替代传统的代镀铬层来防止抽油机光杆表面的腐蚀及磨损问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不仅能够延长抽油机光杆使用寿命，且能够降低抽油机能耗，有效解决抽油机光杆表面的腐蚀及磨损问题的抽油机光杆防腐耐磨TiCN复合涂层。

本发明的目的还在于提供一种喷涂过程中工艺参数可控、有效防止氧化物的干扰，确保喷涂效果的抽油机光杆防腐耐磨TiCN复合涂层喷涂方法。

本发明的目的还在于提供一种耐磨性能、耐腐蚀性能高，能够延长抽油机光杆使用寿命的防腐耐磨抽油机光杆。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种抽油机光杆防腐耐磨TiCN复合涂层，其特征在于：所述TiCN复合涂层由 CrMo基层、NiAl粘结层及TiCN涂覆层组成，

所述CrMo基层的组成及其重量百分比为：

Cr 40～45％

Mo 55～60％

所述NiAl粘结层的组成及其重量百分比为：

Ni粉 90-95wt％

Al粉 5-10wt％

所述TiCN涂覆层的组成及其重量百分比为：

C粉20-25wt％

Ti粉 75-80wt％。

而且，所述Ni粉及Al粉的粒度为-140～+325目。

而且，所述Ti粉为TiMp-1钛粉，粒度为-300目。

而且，所述NiAl粘结层的喷涂厚度为30～50μm。

而且，所述TiCN涂覆层的喷涂厚度为20～30μm。

抽油机光杆防腐耐磨TiCN复合涂层的喷涂方法，其特征在于：所述喷涂方法的步骤为：

(1)抽油机光杆表层处理：将抽油机光杆表层用喷砂或砂纸打磨，除去铁锈、油污，获得洁净、高粗糙度的抽油机光杆表层；

(2)CrMo基层喷涂：在预处理后的抽油机光杆表层喷涂Cr、Mo粉末，并加热固化制备CrMo基层；