抽油杆修复工艺及质量研究分析

抽油杆修复工艺及质量研究分析

1、抽油杆修复工艺流程及要求

抽油杆修复一般流程如下图所示：

修复单位需具备的设备一般为：清洗设备（钢丝刷式水洗机）-液压拧扣机-无损探伤机（漏磁探伤）-高频淬火机床-抛丸机-样品排架-场地车辆等。目前，修复单位由于对生产成本的考虑，未进行淬火修复。

2、复工艺及质量调查研究分析

近年来，抽油杆的腐蚀、偏磨问题越来越严重，杆体失效大部分是由于腐蚀、偏磨引起的疲劳断裂。腐蚀、偏磨的普遍性使抽油杆的修复难度不断增加，必须不断改进修复工艺，才能将旧杆利用好。

经调研，抽油杆的修复工艺尚不够完善。大部分修复单位仅进行简单修复，即清洗、外观检查、探伤和换接箍。

2.1检验。通过目测，将杆体和杆头存在可见超标缺陷的杆挑出，直接报废，或等待深度修复（冷拔、滚压等），无明显缺陷的进入探伤工序，把好挑选工序，可节约修复成本。

一般均设置四个检验环节。第一是清洗前的挑选检验，将明显存在不可修复缺陷的杆管直接报废，第二是清洗后的外观检验，将杆体头存在可见腐蚀、偏磨等缺陷的选出报废，第三是无损探伤，将存在超标缺陷的杆做报废处理，第四是成品出厂（含外观、螺纹等）检验，将检验合格的杆进行分规格排放。

调研中发现杆头、台肩和接箍存在偏磨，接头扳手方普遍存在较严重管钳咬痕未进行修磨，未做报废处理，将影响螺纹连接的预紧力，在工作时会在偏磨部位产生弯曲应力集中，在拉压疲劳的作用下，存在早期断裂的隐患如下图。

2.2人员。修复单位各岗位操作人员具备熟练的操作技能，基本符复合岗位工作技能要求，部分修复单位的探伤人员未取得职业资格证。

2.3清洗。回收的抽油杆表面满布油污或锈垢，必须进行彻底清理，才能露出本来面目，有利于后续修复和检测工作的开展。

大部分修复单位的清洗装置采用钢丝刷+水冲洗及热水池浸泡和钢丝刷+热水冲洗，非稠油油井杆清洗效果不错，未见油泥垢附着，稠油井杆清洗质量稍差，表面存在可见油泥附着；因此，对于稠油井和附着锈垢的抽油杆来说，应该采用中频加热+钢丝刷+热水冲洗的方式，才可将顽固的附着污物清除干净。

2.4分类。抽油杆使用后不可避免的存在表面腐蚀或磨损等缺陷，通过检测和修复使其具备足够的剩余寿命，但是剩余寿命是建立在一定条件下的，《Q/SH1020 0780-2008旧抽油杆修复与检测技术条件》对于杆体级别和剩余寿命作出了界定，认为在规定条件下使用相应级别的抽油杆应该具有无限寿命（不考虑介质腐蚀和偏磨）。因此，必须对经过检测和修复的抽油杆进行分级、分材料、分工艺管理，不可将不同材质、不同生产工艺、不同级别的抽油杆混用，否则将造成薄弱环节腐蚀、疲劳等早期失效。

调研发现，部分修复单位未按照标准要求进行分类管理，不同生产工艺的杆混杂使用，在下井使用时存在不同材质和工艺的抽油杆自腐蚀电位不同，发生电化学腐蚀的隐患，从而加速杆柱中部分抽油杆的腐蚀。

2.5杆体无损探伤。无损探伤是抽油杆修复最关键的工序之一，是对抽油杆使用寿命作出判定的关键步骤，而且杆体探伤和杆头探伤都同等重要，任何一个环节出问题，都会导致严重后果。

调研发现大部分修复单位对于杆体探伤都做得不错，能够将存在超标缺陷的杆检测出来，做报废处理。但是杆头探伤都是空白，存在极大的安全隐患，尤其是螺纹部位，若存在根部微裂纹，在使用中将造成快速疲劳断裂。目前的技术水准最有效的杆头探伤方式是磁粉探伤和渗透探伤，相对来说检测效率较低，但是鉴于杆头缺陷危害性严重，开展杆头探伤是非常必要的。另外，其存在的共性问题是没有做到对探伤设备的灵敏度进行定期校准。

2.6螺纹修复。抽油杆螺纹是保障杆柱连接强度的关节环节，必须保证其合格有效。经过多次上卸，抽油杆螺纹不可避免的会产生磨损，外螺纹在回收和倒运过程中极易造成磕碰损伤。当螺纹磨损严重时，将使内外螺纹配合间隙增大，当上扣时产生承载牙侧的应力集中增大，产生螺纹根部超载开裂的隐患；当螺纹存在磕碰缺陷，将在上扣连接时产生粘扣、螺纹撕裂等现象，也会产生应力集中，存在早期疲劳断裂的隐患，因此螺纹的检测和修复特别重要。

杆头螺纹必须用螺纹通止规进行100%的检测，存在磕碰的螺纹必须用板牙进行修复，修复后还要进行螺纹通止规检测，只有控制好螺纹精度，才能保证抽油杆柱的连接强度和使用安全性。

调研发现，部分修复单位未对螺纹进行有效修复和检测，我们发现有大量的抽油杆接头螺纹磕碰、倒伏严重，导致“螺纹通规检验不通”，将可能造成螺纹连接时粘扣，或预紧力不足，使得杆柱连接强降低，最终可能导致脱扣或早期疲劳断裂。

2.7疲劳性能。由于修复抽油杆标准对疲劳性能未作规定，此次仅对部分产品进行了疲劳试验，作为参考数据。由实验结果分析，淬火修复杆按照D级杆的试验载荷进行疲劳试验，能够达到106次循环的要求。对比以往的检测，按照高强度杆进行试验时，大部分达不到要求，因此认为修复淬火杆使用应该按照D 级杆的适用载荷执行，相对于D级杆来说具有更好的耐腐蚀和耐磨性。

2.8表面喷丸。抽油杆使用后不可避免的存在表面腐蚀或磨损，使表面氧化保护膜缺损，降低对腐蚀介质的抵御能力，因此，未经表面淬火强化的旧抽油杆也应该进行喷丸强化，增加表面硬度和密度，增强抗腐蚀性和耐磨性，提高其使用寿命。

2.9抽油杆热滚压修复工艺。抽油杆热滚压修复工艺技术还有待于研究提高。调研中发现了抽油杆修复新工艺——热滚压修复工艺。作业原理是将喷丸除锈的抽油杆，经过自制的中频滚压机床进行850℃左右的滚压修复，利用高温金属的流动性，通过较小的直径损失，将腐蚀、偏磨杆体回复为光洁圆柱，然后再经过表面淬火强化。该技术对于杆体的光滑修复已经实现，但杆头变径区无法实现滚压，是修复盲区。经检测，杆体抗拉强度达到了高强度抽油杆的要求，而疲劳寿命不能达到要求，断裂发生在镦煅过渡区和扳手方。经分析，该两区域的缺欠未进行处理，成为修复的薄弱点，建议其进行杆头区域修磨，然后在进行表面淬火强化，该工艺还需进行改进。

3、建议

需要改进的环节：配备抽油杆螺纹量规，螺纹修复板牙，加强螺纹质量检测，开展表面缺欠的修磨，配备并使用喷丸强化机床，改善杆体表面状态，提高抽油杆的防腐、耐磨性，开展修复杆分级别、分材质、分工艺管理，避免杆柱薄弱环节的出现。