空心抽油桿兩種制造方法的對比研究

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）

隨著我國經濟社會的快速發展，油田的開發過程中使用的機械也隨著時代的發展更加先進。近年來，為了使油田開發水平得以增強，油田的開發過程中越來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方面探討了兩種制造方式的差異，具體總結如下。

1 空心抽油桿制造方法及工藝對比

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，兩者從工藝角度來講存在極大的區別，摩擦焊接式空心抽油桿制造工藝中主要涉及焊接桿頭、桿體以及結箍等幾個重要組成部分，摩擦焊接式制造工序與鐓鍛式制造工序兩者間較為一致，均是對原材料進行鉆孔、鋸切、淬火以及回火車削擠壓螺紋，經過以上多項工序的加工，最終完成了原材料的處理。桿體制造的工序相對簡潔，還可確保桿體無損傷，在此前提下，完成桿體淬火以及平端面的處理等各項任務，最后則是要進行組焊，特別是桿體以及桿頭等位置，應當重點處理。而鐓鍛式空心抽油桿的制造需要應用鋼管，在制造的過程中需要在鋼管上完成此項工藝。簡而言之，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行對比，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繁雜，需要經過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較多，需要設計鋼管與棒料兩類，而后者則僅需應用鋼管即可。

2 空心抽油桿兩種制造方法及難點對比

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，同時也體現了一定的難度。摩擦焊接式空心抽油桿的制造技術主要體現在單體摩擦焊接以及焊縫熱處理等多個方面。在焊接處理的過程中將會產生諸多摩擦，同時還會產生許多變形量，隨著時間的推移，焊縫回火溫度以及時間等因素都會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量以及日后的使用性能，針對這一情況，嚴格把控質量關，提高生產水平，進而為生產效率提供保障。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節必須嚴謹參照具體的工藝步驟，針對性地運用成型工藝，有效利用模具設計等方案，保證方案設計的可行性以及科學性，就要滿足實際生產的需求。此外，摩擦焊接也是現在固相熱壓焊技術中的典型，它的應用過程中體現了諸多優勢，比如焊接效率高，以及能源節約性能強等等。摩擦焊接使空心抽油桿可進行獨立加工，將桿體以及桿頭夾持在高速旋轉的摩擦焊機上，而后再對桿體及桿頭進行高速摩擦從而實現焊接的目的。這一過程中不僅可以確保空心抽油桿桿體以及桿頭獨立加工，同時工件的尺寸相對較小，可選擇應用的加工方式也較多，這就可以大大提高加工尺寸的精準，保證加工質量。此工藝在生產中應用范圍相對較廣，可用來修復油管以及制造鉆桿等，國內在回收再制造生產過程中對于此技術的應用范圍相對較廣。

焊縫熱處理工序中部分企業所運用的焊縫回火工藝措施，在完成焊接任務后，將焊縫直接冷卻，然后再實施回火處理，這一部分主要用來消除焊接應力。不僅如此，還可以大大提高焊縫的韌性，也有部分企業在工業生產過程中會運用相變以及形變的強化方式，進行形變熱處理，從而增強焊縫的韌性。空心抽油桿制造的過程中摩擦焊接工藝的應用力度不斷增強，焊縫回火工藝很難確保焊縫部位的力學性能，譬如，疲勞性能指標以及韌性指標等。

鐓鍛式空心抽油桿的制造難點體現在接箍部位以及單頭鍛造成形這一環節，要求技術人員必須嚴謹參照加工的具體要求，確定最為適宜的成功次數，這樣才能化繁為簡，使得復雜的工序更加簡單化，最終完成鍛造成型工藝任務。

鐓鍛式空心抽油桿主要運用熱擠壓成型的方式，將無縫鋼管原材料的管端進行加厚處理，這一過程中需要嚴謹參照加工比例，有效利用模鍛成型方法，使之滿足工藝所規定的要求。國內鐓鍛式空心抽油桿的工藝程序主要包括原材料檢測、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，在此之后還需要實施水壓測驗，進行涂漆打包。與許多石油機械產品相類似，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，現階段國內所運用的鐓鍛式空心抽油桿生產結構形式主要有兩種，第一為直接連接式，第二為獨立接箍連接式。這兩種形式的空心抽油桿均在熱成型工藝完成后，再運用整體回火以及淬火的方式，保證空心抽油桿的力學性能，接箍連接式工藝的應用過程中有時會增加加工工序，這就必然會一定程度降低生產效率，還會一定程度提高生產成本。由此可知，制造工藝的發展過程中直接連接式鐓鍛空心抽油桿已經成為以后發展的主要方向，其應用前景較為廣闊，值得在行業中大力推廣。

3 空心抽油桿兩種制造方式及性能對比

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較大，主要體現在制造難點不同以及制造工藝不同兩個方面，除此以外，運用以上兩種方式所生產的產品性能也體現了一定的差異。主要表現在纖維組織以及產品硬度、并在力學性能等諸多方面，經對比分析后總結了以下幾點：

第一，在力學性能層面的對比以及分析。嚴謹參照相關工藝標準，對兩種空心抽油桿工藝的力學性能進行有效測試，而后對比相關的數據信息后發現，兩者在力學層面所體現的差異性相對較小。

第二，從硬度方面進行對比與分析。筆者主要從硬度方面對兩種空心抽油桿工藝效果進行測試，而后對比數據參數可得出結論，摩擦焊接式空心抽油桿硬度數值變化幅度相對較大，尤其體現在焊縫區域硬度數值層面。而鐓鍛式空心抽油桿在鍛造成型的環節硬度數值的變化幅度相對較小。

第四，應用環節的對比以及分析。筆者主要針對兩種空心抽油桿工藝在石油開采環節的應用性能進行分析與對比，而后發現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更好，摩擦焊接式空心抽油桿在摩擦焊縫環節易出現斷裂事故，相反，鐓鍛式空心抽油桿在應用過程中的事故發生概率相對較低。簡而言之，對比兩者的應用性能，鐓鍛式空心抽油桿的產品性能更佳，值得大范圍推廣以及應用。

第五，從晶相組織層面進行對比與分析。將兩種空心抽油桿工藝進行對比，將其放置在顯微鏡下，分別對桿體區、桿頭區以及焊縫區細致觀察，而后再結合日常工作中兩種工藝措施的使用情況，進行綜合分析與探討，可知摩擦焊接式空心抽油桿使用過程中易發生斷裂的區域為焊縫區。并用同等方法可將鐓鍛式空心抽油桿放置在顯微鏡下細致觀察，而后可知大部分組織均為回火奧氏體，同時分布相對均勻，組織也較為細密，發生斷裂的概率相對較小。

4 結語

綜上所述，本文主要針對現階段我國空心抽油桿兩種制造方法進行對比，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比，經分析后可知，鐓鍛式空心抽油桿的應用優勢較為顯著，應大力推廣，不僅可以大大提高生產效率，同時還能保證生產質量，降低企業生產成本，為企業發展注入動力源泉，進而在行業中長遠立足。