專利名稱：一種合金涂層熱噴涂抽油光桿表面的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抽油光桿表面合金涂層熱噴涂生產(chǎn)裝置，屬于石油設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油行業(yè)中，抽油機(jī)有桿泵釆油是一種人工舉升采油方式，以其設(shè)備簡(jiǎn)單， 投資少，管理方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被國內(nèi)外各油田廣泛采用。抽油機(jī)、抽油桿 和抽油泵是有桿泵采油設(shè)備的三個(gè)主要組成部分，其中抽油桿是將抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力傳遞給井下抽油泵進(jìn)行抽汲的部件。抽油光桿是抽油桿柱上部一根特殊的 抽油桿，用來和井口密封盒配合密封抽油井口，因此工作條件比抽油桿更惡劣， 除抽油桿的工作條件外，抽油光桿在上沖程時(shí)裸露在野外大氣中，下沖程時(shí)浸在 井液中，因此抽油光桿既受大氣腐蝕，又受井液腐蝕，不出油時(shí)還要承受高溫， 是工作條件最為苛刻的一根特殊的抽油桿。
為此，對(duì)抽油光桿進(jìn)行表面處理以提高其耐腐蝕性和耐磨性是延長(zhǎng)其使用壽 命最為有效的處理手段。目前常用的表面處理方法包括電鍍鉻、化學(xué)鍍鎳磷以及 合金涂層熱噴涂技術(shù)。
電鍍鉻技術(shù)是通過電鍍?cè)诔橛凸鈼U表面鍍上一層鉻保護(hù)層，這種表面硬度 高、光潔度高、有一定的耐磨性和耐腐蝕性，在一定程度上減緩了抽油光桿的耐 腐蝕性，但是由于電鍍層與基體結(jié)合不緊密，電鍍層和基體之間有明顯的界面， 界面兩側(cè)基體和電鍍層的成分相差非常大，其化學(xué)電位差也非常大。 一旦表面電 鍍層由于硬質(zhì)顆粒例如砂粒的劃傷而出現(xiàn)缺陷，造成基體的露出后，在電化學(xué)作 用下，腐蝕過程會(huì)沿著電位差最大的位置即界面迅速擴(kuò)展，最終導(dǎo)致鍍層的大片 剝落，導(dǎo)致抽油光桿的腐蝕失效。此外，化學(xué)鍍鎳磷技術(shù)也與電鍍鉻技術(shù)類似， 鎳磷鍍層在受到硬質(zhì)顆粒的劃傷后會(huì)大片剝落，導(dǎo)致抽油光桿腐蝕失效。
合金涂層熱噴涂技術(shù)是通過熱噴涂技術(shù)將具有耐腐蝕耐磨損性能的合金材 料噴涂覆蓋于抽油光桿表面，并通過重熔工藝使涂層材料與基體材料形成冶金結(jié) 合，涂層的成分與基體的成分在重熔過程中相互擴(kuò)散滲透，在涂層和基體材料之 間存在一定厚度的過渡區(qū)，使得涂層到基體的成分變化相對(duì)緩慢，避免了成分突 變的界面的形成，也就避免了鉻鍍層和鎳磷鍍 在表面出現(xiàn)缺陷后因腐蝕的擴(kuò)展 而導(dǎo)致涂層大片脫落的問題。但是，由于合金涂層熱噴涂技術(shù)加工流程相對(duì)復(fù)雜，而且抽油光桿是典型的 超細(xì)長(zhǎng)桿類工件，導(dǎo)致對(duì)抽油光桿進(jìn)行表面熱噴涂加工難度非常高，因此還沒有 專門的合金涂層熱噴涂抽油光桿生產(chǎn)線。目前的生產(chǎn)方式是對(duì)抽油桿表面淬火設(shè) 備進(jìn)行設(shè)備改造，利用淬火設(shè)備完成對(duì)桿體的預(yù)熱、桿體表面涂層的重熔處理， 再利用另外增加的安置在抽油桿表面淬火設(shè)備上的砂帶磨頭和火焰熱噴涂噴槍 完成桿體表面粗化、涂層拋光打磨和桿體表面合金涂層的熱噴涂處理。另外，由 于抽油桿表面淬火設(shè)備對(duì)抽油桿工件的支撐方式是斜向滾輪自然支撐方式，即將 抽油桿自由狀態(tài)放置在一排與抽油桿軸線呈一夾角放置的滾輪上，滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)之后 利用摩擦力帶動(dòng)工件一方面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 一方面作軸向移動(dòng)，即螺旋式前進(jìn)。在 這個(gè)過程中抽油桿由于其超細(xì)長(zhǎng)的尺寸特點(diǎn)而運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性很差，跳動(dòng)度很高，嚴(yán) 重影響了桿體表面打磨、涂層熱噴涂的加工質(zhì)量。
使用這種改造的設(shè)備雖然能夠?qū)崿F(xiàn)抽油光桿的表面涂層的熱噴涂加工，但由 于各工序的處理都在同一個(gè)設(shè)備上，各工序?qū)υO(shè)備和工件的要求不同，對(duì)設(shè)備和 工件的影響不同，會(huì)出現(xiàn)不同工藝之間的矛盾。在整個(gè)生產(chǎn)過程中，合金涂層的 熱噴涂處理和中頻重熔加熱處理對(duì)設(shè)備的精密度和工件運(yùn)行的平穩(wěn)度要求很高， 為了提高中頻重熔處理的效果和效率，中頻加熱線圈距離桿體表面距離非常小， 一般不超過lcm，這就要求工件的跳動(dòng)度非常小。另一方面，利用砂帶磨頭對(duì)光 桿表面進(jìn)行打磨處理時(shí)，為了保證一定的打磨效果和打磨效率，磨頭對(duì)桿體的下 壓載荷會(huì)很高，這就導(dǎo)致工件在打磨過程中受力而產(chǎn)生幅度很大的振動(dòng)，導(dǎo)致工 件在行進(jìn)過程中不停的跳動(dòng)，極易接觸和撞擊到中頻加熱線圈，造成設(shè)備的損壞， 設(shè)備故障率很高。
此外，使用這種設(shè)備只能進(jìn)行單件小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低；多工序集成設(shè) 備對(duì)操作工人的操作要求高，易出現(xiàn)人為操作失誤，導(dǎo)致成品率下降，這些都極 大的降低了合金涂層熱噴涂光桿產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，影響了熱噴涂技術(shù)這種優(yōu)秀 的表面處理技術(shù)在石油設(shè)備領(lǐng)域的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以提高抽油光桿表面合金涂層熱噴涂質(zhì)量和效 率的抽油光桿表面合金涂層熱噴涂生產(chǎn)線。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案
一種合金涂層熱噴涂抽油光桿表面的生產(chǎn)裝置，它包括第一表面噴涂機(jī)、 第二表面噴涂機(jī)、表面粗化機(jī)、表面拋光機(jī)、第一滾輪輸送線和第二滾輪輸送線， 第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)相對(duì)平行放置，第一滾輪輸送線和第二滾輪輸 送線平行設(shè)置，第一滾輪輸送線的尾部與第二滾輪輸送線的首部相鄰并且位于第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)之間，表面粗化機(jī)設(shè)于第一表面噴涂機(jī)或第二表 面噴涂機(jī)的左側(cè)且位于第一滾輪輸送線旁邊，表面拋光機(jī)設(shè)于第一表面噴涂機(jī)或 第二表面噴涂機(jī)的右側(cè)且位于第二滾輪輸送線旁邊，表面粗化機(jī)、第一表面噴涂 機(jī)、第二表面噴涂機(jī)和表面拋光機(jī)的旁邊分別設(shè)有三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手。
第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)分別由導(dǎo)軌車、和設(shè)置在導(dǎo)軌車旁的火焰 熱噴涂設(shè)備和中頻加熱設(shè)備組成，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈 自左到右設(shè)置在導(dǎo)軌車右端，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈的軸 線與導(dǎo)軌車的左、右卡盤的軸線重合，火焰熱噴涂設(shè)備的噴槍位于中頻加熱裝置 的配套冷卻水圈和導(dǎo)軌車右卡盤之間。
本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明抽油光桿表面合金涂層熱噴涂生產(chǎn)線，根據(jù) 熱噴涂工藝和抽油光桿這種細(xì)長(zhǎng)桿類工件的尺寸特點(diǎn)，改變之前使用自制改造的 非標(biāo)設(shè)備進(jìn)行單件加工的思路，將整個(gè)抽油光桿表面合金涂層熱噴涂工藝進(jìn)行分 解，對(duì)分解后的每個(gè)工序使用更為通用的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，并將各工序之 生產(chǎn)設(shè)備按照生產(chǎn)效率最優(yōu)化原則進(jìn)行合理的生產(chǎn)排組，通過兩指式自動(dòng)機(jī)械手 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料，通過第一滾輪輸送線和第二滾輪輸送線實(shí)現(xiàn)抽油光桿的自動(dòng)傳 輸，第一、二表面噴涂機(jī)和表面粗化機(jī)及表面拋光機(jī)相互分離互不干擾，采用導(dǎo) 軌車實(shí)現(xiàn)抽油光桿的旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，因此本發(fā)明可以提高抽油光桿表面合金涂 層熱噴涂的質(zhì)量和效率。
2、本發(fā)明抽油光桿表面合金涂層熱噴涂生產(chǎn)線，使用的設(shè)備皆為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè) 備，因而提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和零部件互換性，有效降低設(shè)備的故障率和維護(hù)時(shí) 間，并通過各工序合理的生產(chǎn)排組和配比，有效的優(yōu)化了加工時(shí)間，從而大幅度 提高了生產(chǎn)效率，使抽油光桿表面合金涂層的熱噴涂加工成為更為標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn) 流程，便于更規(guī)范的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理。


圖1為本發(fā)明抽油光桿表面合金涂層熱噴涂生產(chǎn)線的布局示意圖； 圖2為本發(fā)明中的第一或第二表面噴涂機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，本發(fā)明一種合金涂層熱噴涂抽油光桿表面的生產(chǎn)裝置，它包括 第一表面噴涂機(jī)2、第二表面噴涂機(jī)4、表面粗化機(jī)l、表面拋光機(jī)3、第一滾輪 輸送線5和第二滾輪輸送線6，第一表面噴涂機(jī)2和第二表面噴涂機(jī)4相對(duì)平行 放置，第一表面噴涂機(jī)2和第二表面噴涂機(jī)4之間的距離為2米，第一滾輪輸送 線5和第二滾輪輸送線6平行設(shè)置，第一滾輪輸送線5的尾部與第二滾輪輸送線6的首部相鄰并且位于第一表面噴涂機(jī)2和第二表面噴涂機(jī)4之間，表面粗化機(jī) 1設(shè)于第一表面噴涂機(jī)2或第二表面噴涂機(jī)4的左側(cè)且位于第一滾輪輸送線5旁 邊，表面拋光機(jī)3設(shè)于第一表面噴涂機(jī)2或第二表面噴涂機(jī)4的右側(cè)且位于第二 滾輪輸送線6旁邊，表面粗化機(jī)l、第一表面噴涂機(jī)2、第二表面噴涂機(jī)4和表 面拋光機(jī)3的旁邊分別設(shè)有三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手7。上述表面粗化機(jī)1采用重 慶博益砂帶磨床有限公司生產(chǎn)的2M5015型砂帶磨床，表面拋光機(jī)3采用重慶博 益砂帶磨床有限公司生產(chǎn)的2M5015B型砂帶磨床。
如圖2所示，第一表面噴涂機(jī)2和第二表面噴涂機(jī)4分別由導(dǎo)軌車18、和 設(shè)置在導(dǎo)軌車旁的火焰熱噴涂設(shè)備19和中頻加熱設(shè)備10組成，中頻加熱裝置 10的中頻加熱線圈11和配套冷卻水圈12自左到右設(shè)置在導(dǎo)軌車18右端，中頻 加熱裝置10的中頻加熱線圈11和配套冷卻水圈12的軸線與導(dǎo)軌車18的左、右 卡盤13、 14的軸線重合，火焰熱噴涂設(shè)備的噴槍15位于中頻加熱裝置的配套冷 卻水圈12和導(dǎo)軌車右卡盤14之間，火焰熱噴涂設(shè)備的噴槍15的槍口水平設(shè)置 并距離導(dǎo)軌車卡盤軸線180mm，中頻加熱線圈11、配套冷卻水圈12和噴槍15相 對(duì)間隔均為300mm，以保證表面噴涂機(jī)在工作中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)抽油光桿表面最佳的 噴涂效果和加熱、重熔效果。其中，導(dǎo)軌車18采用北京思威盛業(yè)工程技術(shù)有限 公司生產(chǎn)的SWCH1530導(dǎo)軌車，火焰熱噴涂設(shè)備19采用中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院表面工程 研究所的DZ — 5000火焰熱噴涂設(shè)備，中頻加熱設(shè)備10采用上海華伊感應(yīng)加熱設(shè) 備有限公司的160KW/8KC中頻加熱設(shè)備。
使用時(shí)，將毛坯存放區(qū)8內(nèi)待加工的抽油光桿放置于第一滾輪輸送5線起始 處，由第一滾輪輸送線5將待加工的抽油光桿送到表面粗化機(jī)1處，表面粗化機(jī) 1旁的三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手7將抽油光桿送至表面粗化機(jī)1上，表面粗化機(jī)1 啟動(dòng)開始對(duì)光桿表面進(jìn)行粗化打磨；待整個(gè)抽油光桿的表面被打磨完成后表面粗 化機(jī)1停止工作，再由表面粗化機(jī)1旁的三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手7取下表面粗化 后的抽油光桿并將其放到第一滾輪輸送線5上，第一滾輪輸送線5繼續(xù)運(yùn)行，將 表面粗化后的抽油光桿送至第一表面噴涂機(jī)2或第二表面噴涂機(jī)4旁，再由第一 表面噴涂機(jī)旁2或第二表面噴涂機(jī)4旁的三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手7將待噴涂的抽 油光桿16送給與導(dǎo)軌車18的兩個(gè)卡盤相連接的兩根連接桿17、 20，兩根連接 桿17、 20與抽油光桿16相螺接或相掛接，啟動(dòng)導(dǎo)軌車的工件旋轉(zhuǎn)控制開關(guān)和導(dǎo) 軌車車體移動(dòng)開關(guān)，抽油光桿16 —邊作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一邊隨著導(dǎo)軌車的車體21沿導(dǎo) 軌車的導(dǎo)軌22向右勻速移動(dòng)，接下來抽油光桿由一頭至另一頭穿過中頻加熱線 圈11進(jìn)行抽油光桿表面預(yù)熱，然后關(guān)閉中頻加熱線圈11，導(dǎo)軌車的車體21再 帶動(dòng)抽油光桿從反向沿導(dǎo)軌車的導(dǎo)軌22移動(dòng)，抽油光桿通過火焰熱噴涂設(shè)備的 噴槍15時(shí)啟動(dòng)火焰熱噴涂設(shè)備對(duì)抽油光桿進(jìn)行表面噴涂，待整個(gè)抽油光桿通過
6噴槍15后關(guān)閉火焰熱噴涂設(shè)備完成抽油光桿表面合金涂層的噴涂，待整個(gè)抽油 光桿在導(dǎo)軌車的車體21帶動(dòng)下再次正向移動(dòng)而從一頭穿過中頻加熱線圈11時(shí)， 啟動(dòng)中頻加熱線圈ll對(duì)涂層進(jìn)行重熔處理，同時(shí)啟動(dòng)配套冷卻水圈12，對(duì)重熔 過后的抽油光桿的表面進(jìn)行水冷，待整個(gè)抽油光桿通過中頻加熱線圈ll和冷卻 水圈12后關(guān)閉中頻加熱設(shè)備10和配套冷卻水圈12，完成對(duì)抽油光桿的表面涂 層的重熔及冷卻處理；當(dāng)導(dǎo)軌車的車體21帶動(dòng)重熔處理后的抽油光桿再次向左 移動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)中頻加熱線圈11再對(duì)抽油光桿進(jìn)行回火熱處理，待整個(gè)抽油光桿 通過中頻加熱線圈后關(guān)閉中頻加熱線圈ll完成回火熱處理，關(guān)閉工作旋轉(zhuǎn)控制 開關(guān)和導(dǎo)軌車體移動(dòng)開關(guān)停止抽油光桿的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，兩指式自動(dòng)機(jī)械手7將表 面噴涂完成后的光桿從表面噴涂機(jī)上卸下放置到第二滾輪輸送線6上，第二滾輪 輸送6線將完成噴涂處理的抽油光桿自動(dòng)傳輸?shù)奖砻鎾伖鈾C(jī)3處，表面拋光機(jī)3 處的三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手7將第二滾輪輸送線6上的抽油光桿抓取放置于表面 拋光機(jī)3上，表面拋光機(jī)3啟動(dòng)，開始對(duì)抽油光桿的表面進(jìn)行拋光打磨。待整個(gè) 抽油光桿的表面被拋光打磨后關(guān)閉表面拋光機(jī)3，表面拋光機(jī)3旁的三個(gè)兩指式 自動(dòng)機(jī)械手7將拋光處理完成的抽油光桿從表面粗化機(jī)3上卸下放置于第二滾輪 輸送線6上，第二滾輪輸送線6運(yùn)行將完成加工的抽油光桿向前傳輸?shù)匠善反娣?區(qū)9，即完成整個(gè)生產(chǎn)過程。
采用本發(fā)明的生產(chǎn)線后，原先大約每50分鐘生產(chǎn)1根表面合金涂層光桿產(chǎn) 品變?yōu)榇蠹s每20分鐘生產(chǎn)2根表面合金涂層光桿產(chǎn)品，生產(chǎn)效率提高了 300% 以上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、 本發(fā)明通過技術(shù)改進(jìn)，使得抽油光桿表面噴涂的生產(chǎn)可以使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備， 降低了設(shè)備的加工難度、故障率和維護(hù)成本，有利于該生產(chǎn)線的推廣。
2、 該生產(chǎn)線將整個(gè)加工過程分解細(xì)化，并使用專項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)工藝生產(chǎn)， 大幅度降低了操作工人對(duì)設(shè)備的操作、維護(hù)技術(shù)要求，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了 生產(chǎn)質(zhì)量，使生產(chǎn)管理得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
3、 該生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率與比原生產(chǎn)工藝相比，提高了 300%以上。
權(quán)利要求
1、一種合金涂層熱噴涂抽油光桿表面的生產(chǎn)裝置，其特征在于，它包括第一表面噴涂機(jī)、第二表面噴涂機(jī)、表面粗化機(jī)、表面拋光機(jī)、第一滾輪輸送線和第二滾輪輸送線，第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)相對(duì)平行放置，第一滾輪輸送線和第二滾輪輸送線平行設(shè)置，第一滾輪輸送線的尾部與第二滾輪輸送線的首部相鄰并且位于第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)之間，表面粗化機(jī)設(shè)于第一表面噴涂機(jī)或第二表面噴涂機(jī)的左側(cè)且位于第一滾輪輸送線旁邊，表面拋光機(jī)設(shè)于第一表面噴涂機(jī)或第二表面噴涂機(jī)的右側(cè)且位于第二滾輪輸送線旁邊，表面粗化機(jī)、第一表面噴涂機(jī)、第二表面噴涂機(jī)和表面拋光機(jī)的旁邊分別設(shè)有三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手；第一表面噴涂機(jī)和第二表面噴涂機(jī)分別由導(dǎo)軌車、和設(shè)置在導(dǎo)軌車旁的火焰熱噴涂設(shè)備和中頻加熱裝置組成，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈自左到右設(shè)置在導(dǎo)軌車的車體的右端，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈的軸線與導(dǎo)軌車的左、右卡盤的軸線重合，火焰熱噴涂設(shè)備的噴槍位于中頻加熱裝置的配套冷卻水圈和導(dǎo)軌車的右卡盤之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合金涂層熱噴涂抽油光桿表面的生產(chǎn)裝置，包括相對(duì)平行放置的第一、二表面噴涂機(jī)、表面粗化機(jī)、表面拋光機(jī)、平行設(shè)置的第一、二滾輪輸送線，表面粗化機(jī)、第一、二表面噴涂機(jī)和表面拋光機(jī)的旁邊分別設(shè)有三個(gè)兩指式自動(dòng)機(jī)械手，第一、二表面噴涂機(jī)分別由導(dǎo)軌車、和設(shè)置在導(dǎo)軌車旁的火焰熱噴涂設(shè)備和中頻加熱裝置組成，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈自左到右設(shè)置在導(dǎo)軌車的車體的右端，中頻加熱裝置的中頻加熱線圈和配套冷卻水圈的軸線與導(dǎo)軌車的左、右卡盤的軸線重合，火焰熱噴涂設(shè)備的噴槍位于中頻加熱裝置的配套冷卻水圈和導(dǎo)軌車的右卡盤之間。采用本發(fā)明的裝置可以提高抽油光桿表面合金涂層熱噴涂質(zhì)量和效率。
文檔編號(hào)C23C4/06GK101586447SQ200810112578
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者吳振寧 申請(qǐng)人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司