[發明專利]防腐耐磨TiCN復合涂層及其噴涂方法及防腐耐磨抽油機光桿

在審

• 申請號: 201710420809.3
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107245688A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 倪攀;韓福勇;劉紅兵;江德華;張海峰
• 申請（專利權）人: 天津石油職業技術學院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/08;C23C4/10;E21B17/00;E21B17/10
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 劉玲

技術領域

本發明屬于油田采油領域，涉及抽油機光桿防腐涂層，特別涉及一種防腐耐磨 TiCN復合涂層及其噴涂方法及防腐耐磨抽油機光桿。

背景技術

隨著油田二次采油開采的不斷深入，大多油井進入高含水期，抽油機井普遍出現了光桿的腐蝕磨損問題，造成光桿偏磨、盤根密封不嚴、井口盤根滲漏及膠皮盤根磨損等一系列問題，影響了油井正常的清潔生產。為了確保油區生產不污染周邊環境以及不增加工人的工作量，因此急需解決抽油機光桿的腐蝕磨損問題，提出并采取相應有效的防治和減緩腐蝕磨損速度的措施。

當前，抽油機光桿表面普遍采用電鍍鉻技術來處理，電鍍鉻是一種傳統的表面電鍍技術，已經應用近百年。然而，抽油機光桿長期在腐蝕、磨損的工況下工作，由于采油工藝和油質的變化，與光桿接觸的油液、水液中含有H₂S、O₂等強腐蝕性介質，傳統鍍鉻層無法滿足光桿表面的防腐要求，同時由于光桿長期與密封井口的盤根接觸摩擦，腐蝕產生的麻點和油液和水液中的沙粒將會加速盤根和光桿的磨損，最終光桿因腐蝕和磨損而失效。

電鍍硬鉻過程中產生的Cr⁶⁺會導致嚴重的環境污染問題。鍍鉻使用鉻酸溶液，在鍍鉻過程中會產生大量的氫氣，氫氣泡破裂產生的酸霧中含有致癌的Cr⁶⁺；另外鍍鉻會產生大量的有毒廢物和含有Cr⁶⁺的廢水。因此，各國對鍍鉻工藝的管制越來越嚴格。為了避免Cr⁶⁺對環境的污染，人們一直努力尋找能替代電鍍硬鉻的涂層工藝。已開發出多種涂層技術，包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、激光涂層技術、熱噴涂技術等。然而，由于PVD、CVD等膜技術在真空中實現，部分形狀復雜和較大的零件，加上成本高，限制了這些技術的應用。而熱噴涂技術靈活、方便、零件無需重新設計，是替代鍍鉻層最有競爭力的技術。但目前開發的替代涂層多以超音速火焰噴涂 WC-Co或WC-Co-Cr為主，在國內推廣應用遇到了較大的阻礙，其主要原因仍是成本問題。

因此，亟需一種環保、成本低、噴涂技術便捷且具有強韌性及強度的噴涂涂層及其噴涂方法，延長抽油機光桿和盤根的整體壽命，降低抽油機的能耗，替代傳統的代鍍鉻層來防止抽油機光桿表面的腐蝕及磨損問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種不僅能夠延長抽油機光桿使用壽命，且能夠降低抽油機能耗，有效解決抽油機光桿表面的腐蝕及磨損問題的抽油機光桿防腐耐磨TiCN復合涂層。

本發明的目的還在于提供一種噴涂過程中工藝參數可控、有效防止氧化物的干擾，確保噴涂效果的抽油機光桿防腐耐磨TiCN復合涂層噴涂方法。

本發明的目的還在于提供一種耐磨性能、耐腐蝕性能高，能夠延長抽油機光桿使用壽命的防腐耐磨抽油機光桿。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種抽油機光桿防腐耐磨TiCN復合涂層，其特征在于：所述TiCN復合涂層由 CrMo基層、NiAl粘結層及TiCN涂覆層組成，

所述CrMo基層的組成及其重量百分比為：

Cr 40～45％

Mo 55～60％

所述NiAl粘結層的組成及其重量百分比為：

Ni粉 90-95wt％

Al粉 5-10wt％

所述TiCN涂覆層的組成及其重量百分比為：

C粉20-25wt％

Ti粉 75-80wt％。

而且，所述Ni粉及Al粉的粒度為-140～+325目。

而且，所述Ti粉為TiMp-1鈦粉，粒度為-300目。

而且，所述NiAl粘結層的噴涂厚度為30～50μm。

而且，所述TiCN涂覆層的噴涂厚度為20～30μm。

抽油機光桿防腐耐磨TiCN復合涂層的噴涂方法，其特征在于：所述噴涂方法的步驟為：

(1)抽油機光桿表層處理：將抽油機光桿表層用噴砂或砂紙打磨，除去鐵銹、油污，獲得潔凈、高粗糙度的抽油機光桿表層；

(2)CrMo基層噴涂：在預處理后的抽油機光桿表層噴涂Cr、Mo粉末，并加熱固化制備CrMo基層；