抽油杆接箍失效分析.pdf

2(011年第10卷
石油矿场机械
第8期第54页
OIL FIELD EQCIPMENT
20I1,40(8):54~-57
文章编号:1001-3482(2011)08-0054-04
抽油杆接箍失效分析
杨国锋,彭绪勇,程春光,栾建芳
(胜利油田分公司东辛采油厂,山东东营257094)
摘要:对现场使用失效的2种抽油杆强化接箍试样进行宏观形貌、徽观形貌、化学成分、硬度及金相
组织等分析。结果表明:一种接箍的失效是由于表面强化层厚度较薄引起的;另一种接箍失效原因
是表面强化层硬度低、质地疏松且存在微裂纹,强化层与基体结合不紧密,基体织为带状组织,组
织存在缺陷
关键词:强化接箍;失效分析;微观形貌;带状组织
中图分类号:TE933.207
文献标识码:A
Mechanism Analysis for Sucker Rod Couplings of Rod Well
YANG Guo-feng, PENG Xu-yong, CHENG Chun-guang, LUAN Jian-fang
Dong rin (i/ Production Plan, Shengli Oilfield Com puny, Dongying 257094, China)
Abstract: Two kinds of application sucker rod couplings failed, the corrosion failure samples were
analyzed by macro-fracture, micro fracture, chemical composition, hardness and microstructure.
I'he results showed that one coupling failure resulted from the thickness of the surface strength-
ening phase while another coupling failure was caused by the flaws of strengthening phase and
substrate microstructure. The adhesion strength between them was low and the banded structure
cxisted defects
Key words: simulate sucker rod couplings; failure; microtopography; banded structure
抽油接箍偏磨及腐蚀造成的倒井占很大的比
例,为此油田开始增加使用防偏磨强化接箍,閃偏磨
引起的接箍失效井数减少,但因腐蚀引起的杆断脱
数量增加リ。胜利油田某采油厂使用强化接箍仅
120d就失效,远低于其使用寿命。为此,选取现场
个较为典型的失效强化接箍,结合接箍服役环境
对强化层及基体材料的性能进行分析,找出失效原
因,并提出改进揹施
宏观形貌分析
从现场选取的失效接箍表面覆盖有黑色原油及
腐蚀产物,图1为清洗去油、去除腐蚀产物后的宏观
形貌,分别标号1=、2。
a1#接锍
收稿日期:2010-11-23
作者简介:杨国锋(1968),男、山东利津入、工程师,2006毕业于石油大学(华东)油气田开发专业,主要从事机械采油工艺
的研究及推广工.作,F-mail:92653077cqq.com。
第40卷第8期
杨国锋,等:抽油杄接箍失效分析
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弧过渡,坑底无裂纹,属典型的腐蚀损伤孔蚀失
效。2-接箍表面强化层除台阶处部分保留外,大
部分脱落,基体呈现全面腐蚀特征,腐蚀坑小而分布
均匀,接箍表面有明显的摩擦痕,属磨蚀失效。失效
原因是强化接箍因其硬度超过管材硬度,造成管材
磨损严重。另外,表面的强化、接箍表面与基体材料
不同导致异金属腐蚀,两者相互作用、相互促进加剧
了接箍的快速失效。
2接箍材料性能分析
2.1材料成分
采用 OBLF直流光谱仪对2种接箍基体材料
b2=接箍
及表面强化层进行成分测定,1接箍表面强化层为
图1失效接箍宏观形貌
镀铬层,2“接箍表面强化层为镀镍层。表1为2种
1失效接箍表面强化层部分脱落,表面有明显接箍基体材料的化学成分,根据GB/T3077
的磨损划痕,接箍两端台阶磨损严重,局部呈现出严1993标准,1接箍基体材料为40Cr,2接箍基体
重的蜂窝状腐蚀特征,腐蚀坑深而孔径大,蚀坑间圆材料为35CrMo,接箍化学成分符合规定。
表12种接箍基体材料化学成分
て3%
接箍基体
0.41
0.92
0.018
0
0.65
0.02
02
0.15
0.04
0.3
0.92
0),21
0.26
0),54
0).)25
0),)21
0.15
0),0)4
2.2硬度测试
金相组织与夹杂物
对1#、2#失效接箍基体材料及强化层进行微
在2种失效接箍上切取基体的金相试样,经逐
观硬度测试,并取平均值,如表2。
级硏磨、抛光,对抛光后的试样进行显微组织观察
如图2所示。
表2失效接箍的硬度值
HV
2种接箍的基体组织中均有较多的均匀分布的
显微硬显微硬显微硬
平均值
点状或条状非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的存
度1度
度
在破坏了金属的连续性,降低了钢的性能『。夹杂
1三接箍基体256
263.1263.7261,0
物的存在还会使零件在腐蚀介质中、夹杂物附近先
2接箍基体264.2260.3271.8265.4
引起局部腐蚀。
1接箍原始表层876.2891.4857
用4%硝酸酒精溶液对抛光后的试样侵蚀后,
2“接箍原始表层541.0)523.9556.9540.6
在显微镜下观察金相组织,如图3所示。1失效
接箍的组织为回火索氏体,晶粒细小,都存在不同
程度的组织分布不均匀区域,且有少量的夹杂物,
由表2看出,以上2种接箍棊体材料的硬度值是组织的薄弱区域,在往复载荷作用、腐蚀等复杂
约为260HV,硬度值较低,基体材料耐磨性较差,环境下,容易引起磨损以及腐蚀失效。1接箍表
表面强化层的硬度值较高;“接箍表层硬度更达釗面镀铬层厚度约为15pm,镀层致密但厚度较小
870HV,硬度较高。通过硬度测试进一步验证1#、虽然镀铬层硬度>870HV,但由于厚度较薄,表层
接箍为强化接箍。
容易遭破坏,基体局部裸露在腐蚀介质中,由于基