空心抽油杆两种制造方法的对比研究

唐永辉

（大庆石油管理局有限公司装备制造分公司，黑龙江 大庆 163411）

随着我国经济社会的快速发展，油田的开发过程中使用的机械也随着时代的发展更加先进。近年来，为了使油田开发水平得以增强，油田的开发过程中越来越多地使用到了空心抽油杆，而本文则主要从制造工艺、难度以及性能等多个方面探讨了两种制造方式的差异，具体总结如下。

1 空心抽油杆制造方法及工艺对比

空心抽油杆可分为镦锻式空心抽油杆以及摩擦焊接式空心抽油杆，两者从工艺角度来讲存在极大的区别，摩擦焊接式空心抽油杆制造工艺中主要涉及焊接杆头、杆体以及结箍等几个重要组成部分，摩擦焊接式制造工序与镦锻式制造工序两者间较为一致，均是对原材料进行钻孔、锯切、淬火以及回火车削挤压螺纹，经过以上多项工序的加工，最终完成了原材料的处理。杆体制造的工序相对简洁，还可确保杆体无损伤，在此前提下，完成杆体淬火以及平端面的处理等各项任务，最后则是要进行组焊，特别是杆体以及杆头等位置，应当重点处理。而镦锻式空心抽油杆的制造需要应用钢管，在制造的过程中需要在钢管上完成此项工艺。简而言之，若将镦锻式空心抽油杆与摩擦焊接式空气抽油杆的制造工序进行对比，那么则可得出直接连接摩擦焊接式空心抽油杆的制造工序相对繁杂，需要经过20余道制造程序，而直接连接镦锻式空心抽油杆的制造仅需10余道工序即可。不仅如此，前者所需的制造工艺原料也相对较多，需要设计钢管与棒料两类，而后者则仅需应用钢管即可。

2 空心抽油杆两种制造方法及难点对比

摩擦焊接式空心抽油杆与镦锻式空心抽油杆两者在制造工艺上存在诸多不同，同时也体现了一定的难度。摩擦焊接式空心抽油杆的制造技术主要体现在单体摩擦焊接以及焊缝热处理等多个方面。在焊接处理的过程中将会产生诸多摩擦，同时还会产生许多变形量，随着时间的推移，焊缝回火温度以及时间等因素都会受到一定程度的影响，那么将直接制约着摩擦焊接式空心抽油杆的质量以及日后的使用性能，针对这一情况，严格把控质量关，提高生产水平，进而为生产效率提供保障。不仅如此，摩擦焊接式空心抽油杆接箍以及杆头在锻造形成环节必须严谨参照具体的工艺步骤，针对性地运用成型工艺，有效利用模具设计等方案，保证方案设计的可行性以及科学性，就要满足实际生产的需求。此外，摩擦焊接也是现在固相热压焊技术中的典型，它的应用过程中体现了诸多优势，比如焊接效率高，以及能源节约性能强等等。摩擦焊接使空心抽油杆可进行独立加工，将杆体以及杆头夹持在高速旋转的摩擦焊机上，而后再对杆体及杆头进行高速摩擦从而实现焊接的目的。这一过程中不仅可以确保空心抽油杆杆体以及杆头独立加工，同时工件的尺寸相对较小，可选择应用的加工方式也较多，这就可以大大提高加工尺寸的精准，保证加工质量。此工艺在生产中应用范围相对较广，可用来修复油管以及制造钻杆等，国内在回收再制造生产过程中对于此技术的应用范围相对较广。

焊缝热处理工序中部分企业所运用的焊缝回火工艺措施，在完成焊接任务后，将焊缝直接冷却，然后再实施回火处理，这一部分主要用来消除焊接应力。不仅如此，还可以大大提高焊缝的韧性，也有部分企业在工业生产过程中会运用相变以及形变的强化方式，进行形变热处理，从而增强焊缝的韧性。空心抽油杆制造的过程中摩擦焊接工艺的应用力度不断增强，焊缝回火工艺很难确保焊缝部位的力学性能，譬如，疲劳性能指标以及韧性指标等。

镦锻式空心抽油杆的制造难点体现在接箍部位以及单头锻造成形这一环节，要求技术人员必须严谨参照加工的具体要求，确定最为适宜的成功次数，这样才能化繁为简，使得复杂的工序更加简单化，最终完成锻造成型工艺任务。

镦锻式空心抽油杆主要运用热挤压成型的方式，将无缝钢管原材料的管端进行加厚处理，这一过程中需要严谨参照加工比例，有效利用模锻成型方法，使之满足工艺所规定的要求。国内镦锻式空心抽油杆的工艺程序主要包括原材料检测、热锻成型以及锻前加热，其中的螺纹加工以及热处理同样是重要的步骤，在此之后还需要实施水压测验，进行涂漆打包。与许多石油机械产品相类似，镦锻式空心抽油杆成型可分为接箍成型以及杆头成型。

除此以外，现阶段国内所运用的镦锻式空心抽油杆生产结构形式主要有两种，第一为直接连接式，第二为独立接箍连接式。这两种形式的空心抽油杆均在热成型工艺完成后，再运用整体回火以及淬火的方式，保证空心抽油杆的力学性能，接箍连接式工艺的应用过程中有时会增加加工工序，这就必然会一定程度降低生产效率，还会一定程度提高生产成本。由此可知，制造工艺的发展过程中直接连接式镦锻空心抽油杆已经成为以后发展的主要方向，其应用前景较为广阔，值得在行业中大力推广。

3 空心抽油杆两种制造方式及性能对比

摩擦焊接式空心抽油杆与镦锻式空心抽油杆两者之间的差异相对较大，主要体现在制造难点不同以及制造工艺不同两个方面，除此以外，运用以上两种方式所生产的产品性能也体现了一定的差异。主要表现在纤维组织以及产品硬度、并在力学性能等诸多方面，经对比分析后总结了以下几点：

第一，在力学性能层面的对比以及分析。严谨参照相关工艺标准，对两种空心抽油杆工艺的力学性能进行有效测试，而后对比相关的数据信息后发现，两者在力学层面所体现的差异性相对较小。

第二，从硬度方面进行对比与分析。笔者主要从硬度方面对两种空心抽油杆工艺效果进行测试，而后对比数据参数可得出结论，摩擦焊接式空心抽油杆硬度数值变化幅度相对较大，尤其体现在焊缝区域硬度数值层面。而镦锻式空心抽油杆在锻造成型的环节硬度数值的变化幅度相对较小。

第四，应用环节的对比以及分析。笔者主要针对两种空心抽油杆工艺在石油开采环节的应用性能进行分析与对比，而后发现两种工艺的性能均较佳，但相比之下，镦锻式空心抽油杆的性能相对更好，摩擦焊接式空心抽油杆在摩擦焊缝环节易出现断裂事故，相反，镦锻式空心抽油杆在应用过程中的事故发生概率相对较低。简而言之，对比两者的应用性能，镦锻式空心抽油杆的产品性能更佳，值得大范围推广以及应用。

第五，从晶相组织层面进行对比与分析。将两种空心抽油杆工艺进行对比，将其放置在显微镜下，分别对杆体区、杆头区以及焊缝区细致观察，而后再结合日常工作中两种工艺措施的使用情况，进行综合分析与探讨，可知摩擦焊接式空心抽油杆使用过程中易发生断裂的区域为焊缝区。并用同等方法可将镦锻式空心抽油杆放置在显微镜下细致观察，而后可知大部分组织均为回火奥氏体，同时分布相对均匀，组织也较为细密，发生断裂的概率相对较小。

4 结语

综上所述，本文主要针对现阶段我国空心抽油杆两种制造方法进行对比，首先提出了空心抽油杆制造方法及工艺方面的差异，而后又阐述了空心抽油杆两种制造方法及性能的对比，经分析后可知，镦锻式空心抽油杆的应用优势较为显著，应大力推广，不仅可以大大提高生产效率，同时还能保证生产质量，降低企业生产成本，为企业发展注入动力源泉，进而在行业中长远立足。