空心抽油桿兩種制造方法的對(duì)比研究

唐永輝

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司，黑龍江 大慶 163411）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，油田的開發(fā)過程中使用的機(jī)械也隨著時(shí)代的發(fā)展更加先進(jìn)。近年來(lái)，為了使油田開發(fā)水平得以增強(qiáng)，油田的開發(fā)過程中越來(lái)越多地使用到了空心抽油桿，而本文則主要從制造工藝、難度以及性能等多個(gè)方面探討了兩種制造方式的差異，具體總結(jié)如下。

1 空心抽油桿制造方法及工藝對(duì)比

空心抽油桿可分為鐓鍛式空心抽油桿以及摩擦焊接式空心抽油桿，兩者從工藝角度來(lái)講存在極大的區(qū)別，摩擦焊接式空心抽油桿制造工藝中主要涉及焊接桿頭、桿體以及結(jié)箍等幾個(gè)重要組成部分，摩擦焊接式制造工序與鐓鍛式制造工序兩者間較為一致，均是對(duì)原材料進(jìn)行鉆孔、鋸切、淬火以及回火車削擠壓螺紋，經(jīng)過以上多項(xiàng)工序的加工，最終完成了原材料的處理。桿體制造的工序相對(duì)簡(jiǎn)潔，還可確保桿體無(wú)損傷，在此前提下，完成桿體淬火以及平端面的處理等各項(xiàng)任務(wù)，最后則是要進(jìn)行組焊，特別是桿體以及桿頭等位置，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)處理。而鐓鍛式空心抽油桿的制造需要應(yīng)用鋼管，在制造的過程中需要在鋼管上完成此項(xiàng)工藝。簡(jiǎn)而言之，若將鐓鍛式空心抽油桿與摩擦焊接式空氣抽油桿的制造工序進(jìn)行對(duì)比，那么則可得出直接連接摩擦焊接式空心抽油桿的制造工序相對(duì)繁雜，需要經(jīng)過20余道制造程序，而直接連接鐓鍛式空心抽油桿的制造僅需10余道工序即可。不僅如此，前者所需的制造工藝原料也相對(duì)較多，需要設(shè)計(jì)鋼管與棒料兩類，而后者則僅需應(yīng)用鋼管即可。

2 空心抽油桿兩種制造方法及難點(diǎn)對(duì)比

摩擦焊接式空心抽油桿與鐓鍛式空心抽油桿兩者在制造工藝上存在諸多不同，同時(shí)也體現(xiàn)了一定的難度。摩擦焊接式空心抽油桿的制造技術(shù)主要體現(xiàn)在單體摩擦焊接以及焊縫熱處理等多個(gè)方面。在焊接處理的過程中將會(huì)產(chǎn)生諸多摩擦，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生許多變形量，隨著時(shí)間的推移，焊縫回火溫度以及時(shí)間等因素都會(huì)受到一定程度的影響，那么將直接制約著摩擦焊接式空心抽油桿的質(zhì)量以及日后的使用性能，針對(duì)這一情況，嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，提高生產(chǎn)水平，進(jìn)而為生產(chǎn)效率提供保障。不僅如此，摩擦焊接式空心抽油桿接箍以及桿頭在鍛造形成環(huán)節(jié)必須嚴(yán)謹(jǐn)參照具體的工藝步驟，針對(duì)性地運(yùn)用成型工藝，有效利用模具設(shè)計(jì)等方案，保證方案設(shè)計(jì)的可行性以及科學(xué)性，就要滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。此外，摩擦焊接也是現(xiàn)在固相熱壓焊技術(shù)中的典型，它的應(yīng)用過程中體現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)，比如焊接效率高，以及能源節(jié)約性能強(qiáng)等等。摩擦焊接使空心抽油桿可進(jìn)行獨(dú)立加工，將桿體以及桿頭夾持在高速旋轉(zhuǎn)的摩擦焊機(jī)上，而后再對(duì)桿體及桿頭進(jìn)行高速摩擦從而實(shí)現(xiàn)焊接的目的。這一過程中不僅可以確?？招某橛蜅U桿體以及桿頭獨(dú)立加工，同時(shí)工件的尺寸相對(duì)較小，可選擇應(yīng)用的加工方式也較多，這就可以大大提高加工尺寸的精準(zhǔn)，保證加工質(zhì)量。此工藝在生產(chǎn)中應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，可用來(lái)修復(fù)油管以及制造鉆桿等，國(guó)內(nèi)在回收再制造生產(chǎn)過程中對(duì)于此技術(shù)的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。

焊縫熱處理工序中部分企業(yè)所運(yùn)用的焊縫回火工藝措施，在完成焊接任務(wù)后，將焊縫直接冷卻，然后再實(shí)施回火處理，這一部分主要用來(lái)消除焊接應(yīng)力。不僅如此，還可以大大提高焊縫的韌性，也有部分企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)運(yùn)用相變以及形變的強(qiáng)化方式，進(jìn)行形變熱處理，從而增強(qiáng)焊縫的韌性?？招某橛蜅U制造的過程中摩擦焊接工藝的應(yīng)用力度不斷增強(qiáng)，焊縫回火工藝很難確保焊縫部位的力學(xué)性能，譬如，疲勞性能指標(biāo)以及韌性指標(biāo)等。

鐓鍛式空心抽油桿的制造難點(diǎn)體現(xiàn)在接箍部位以及單頭鍛造成形這一環(huán)節(jié)，要求技術(shù)人員必須嚴(yán)謹(jǐn)參照加工的具體要求，確定最為適宜的成功次數(shù)，這樣才能化繁為簡(jiǎn)，使得復(fù)雜的工序更加簡(jiǎn)單化，最終完成鍛造成型工藝任務(wù)。

鐓鍛式空心抽油桿主要運(yùn)用熱擠壓成型的方式，將無(wú)縫鋼管原材料的管端進(jìn)行加厚處理，這一過程中需要嚴(yán)謹(jǐn)參照加工比例，有效利用模鍛成型方法，使之滿足工藝所規(guī)定的要求。國(guó)內(nèi)鐓鍛式空心抽油桿的工藝程序主要包括原材料檢測(cè)、熱鍛成型以及鍛前加熱，其中的螺紋加工以及熱處理同樣是重要的步驟，在此之后還需要實(shí)施水壓測(cè)驗(yàn)，進(jìn)行涂漆打包。與許多石油機(jī)械產(chǎn)品相類似，鐓鍛式空心抽油桿成型可分為接箍成型以及桿頭成型。

除此以外，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)所運(yùn)用的鐓鍛式空心抽油桿生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，第一為直接連接式，第二為獨(dú)立接箍連接式。這兩種形式的空心抽油桿均在熱成型工藝完成后，再運(yùn)用整體回火以及淬火的方式，保證空心抽油桿的力學(xué)性能，接箍連接式工藝的應(yīng)用過程中有時(shí)會(huì)增加加工工序，這就必然會(huì)一定程度降低生產(chǎn)效率，還會(huì)一定程度提高生產(chǎn)成本。由此可知，制造工藝的發(fā)展過程中直接連接式鐓鍛空心抽油桿已經(jīng)成為以后發(fā)展的主要方向，其應(yīng)用前景較為廣闊，值得在行業(yè)中大力推廣。

3 空心抽油桿兩種制造方式及性能對(duì)比

摩擦焊接式空心抽油桿與鐓鍛式空心抽油桿兩者之間的差異相對(duì)較大，主要體現(xiàn)在制造難點(diǎn)不同以及制造工藝不同兩個(gè)方面，除此以外，運(yùn)用以上兩種方式所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能也體現(xiàn)了一定的差異。主要表現(xiàn)在纖維組織以及產(chǎn)品硬度、并在力學(xué)性能等諸多方面，經(jīng)對(duì)比分析后總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

第一，在力學(xué)性能層面的對(duì)比以及分析。嚴(yán)謹(jǐn)參照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種空心抽油桿工藝的力學(xué)性能進(jìn)行有效測(cè)試，而后對(duì)比相關(guān)的數(shù)據(jù)信息后發(fā)現(xiàn)，兩者在力學(xué)層面所體現(xiàn)的差異性相對(duì)較小。

第二，從硬度方面進(jìn)行對(duì)比與分析。筆者主要從硬度方面對(duì)兩種空心抽油桿工藝效果進(jìn)行測(cè)試，而后對(duì)比數(shù)據(jù)參數(shù)可得出結(jié)論，摩擦焊接式空心抽油桿硬度數(shù)值變化幅度相對(duì)較大，尤其體現(xiàn)在焊縫區(qū)域硬度數(shù)值層面。而鐓鍛式空心抽油桿在鍛造成型的環(huán)節(jié)硬度數(shù)值的變化幅度相對(duì)較小。

第四，應(yīng)用環(huán)節(jié)的對(duì)比以及分析。筆者主要針對(duì)兩種空心抽油桿工藝在石油開采環(huán)節(jié)的應(yīng)用性能進(jìn)行分析與對(duì)比，而后發(fā)現(xiàn)兩種工藝的性能均較佳，但相比之下，鐓鍛式空心抽油桿的性能相對(duì)更好，摩擦焊接式空心抽油桿在摩擦焊縫環(huán)節(jié)易出現(xiàn)斷裂事故，相反，鐓鍛式空心抽油桿在應(yīng)用過程中的事故發(fā)生概率相對(duì)較低。簡(jiǎn)而言之，對(duì)比兩者的應(yīng)用性能，鐓鍛式空心抽油桿的產(chǎn)品性能更佳，值得大范圍推廣以及應(yīng)用。

第五，從晶相組織層面進(jìn)行對(duì)比與分析。將兩種空心抽油桿工藝進(jìn)行對(duì)比，將其放置在顯微鏡下，分別對(duì)桿體區(qū)、桿頭區(qū)以及焊縫區(qū)細(xì)致觀察，而后再結(jié)合日常工作中兩種工藝措施的使用情況，進(jìn)行綜合分析與探討，可知摩擦焊接式空心抽油桿使用過程中易發(fā)生斷裂的區(qū)域?yàn)楹缚p區(qū)。并用同等方法可將鐓鍛式空心抽油桿放置在顯微鏡下細(xì)致觀察，而后可知大部分組織均為回火奧氏體，同時(shí)分布相對(duì)均勻，組織也較為細(xì)密，發(fā)生斷裂的概率相對(duì)較小。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)空心抽油桿兩種制造方法進(jìn)行對(duì)比，首先提出了空心抽油桿制造方法及工藝方面的差異，而后又闡述了空心抽油桿兩種制造方法及性能的對(duì)比，經(jīng)分析后可知，鐓鍛式空心抽油桿的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為顯著，應(yīng)大力推廣，不僅可以大大提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能保證生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，為企業(yè)發(fā)展注入動(dòng)力源泉，進(jìn)而在行業(yè)中長(zhǎng)遠(yuǎn)立足。