延安嘉盛石油机械有限责任公司抽油杆质量的控制
基础知识
编制：
2007年11月27日
2006年我国石油的产量达到了1.845亿吨但其中的20%是靠三抽井产出的（抽油机、抽油泵、抽油杆），这就和我们所从事工作紧密的联系起来了。

一、抽油杆是杆泵井的关键部件之一
为什么说抽油杆是杆泵井的关键部件，主要是它用在“三抽”（抽油机、抽油杆、抽油泵）井和地面驱动（抽油杆上连抽油机，下连抽油泵）抽油机通过抽油杆带动抽油泵的柱塞上下往复，从而将原油抽到地面上来。

不论抽油泵的种类有何变化（抽油泵有往复泵、柱塞泵、活塞泵、防沙泵等等）都少不了抽油杆。

抽油杆的产品质量对原油生产的影响如果没有抽油杆我国70%的原油生产不出来。

因为抽油杆在服役过程中要承受周期变化的拉伸载荷作用有些油进中含有水CO2、H2S和盐等腐蚀介质因此抽油杆的主要失效形式是疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂，而抽油杆本身的内在质量决定了疲劳期的长短就像我们人一样为什么有些人能活到70－80岁而有些人却寿命很短，这是因为身体素质不一样。

身体素质直接表现在一个人的免疫系统，在同样的气候环境下吃喝同样的食物，穿着一样服装，结果都不一样有人很健康有人会生病或死亡。

当一个人欣赏自己的作品时往往觉的很好很满意当他走到外面看到外面的世界缤纷多彩才能知道原来世界上有比他更好的东西这说明什么，孔圣人曾说过三人行必有我师，到我们的隔壁三利公司去看看他们不在做抽油杆，去看人家锻出的杆头，人家热处理出来的杆体是啥样。

大家
都知道坐井观天的故事，如果说过去跳出进眼前是黑的那么现在就有同行在眼前参观也是学习也是提高从中找出自己的差距。

抽油杆生产已有100多年的历史，最早的抽油杆是木制的美国的内瑞斯公司（Norris）1892年首先生产了金属抽油杆;1928年首先对抽油杆进行整体热处理;1950年首先生产了带卸槽的外螺纹接头;1959年首先生产了滚压外螺纹;1969年首先生产了挤压螺纹的接箍.
我国的抽油杆生产也有四、五十年的历史。

70年代初我们进厂时螺纹加工是旋风铣，后来逐步推广了滚压螺纹，锻机是垂直锻造。

二、钢件的加工形式
我们知道一件零件的形成要经过很多工序才能完成，设计一件零件首先要考虑到它的使用性能和工作环境，然后选择合适经济的钢种，其次要考虑的是它的加工方法。

20CrmoA所以被造来做抽油杆是因为它具备抽油杆服役期的以下三个条件:
1、有较高的抗拉强度
2、有一定的抗腐蚀性能
3、有良好的热加工性能
工件的加工分为热加工和冷加工，热加工有：铸造、热处理、锻造、轧制；冷加工有：压力加工、切削加工。

锻造可分为：自由锻、模锻（精密锻）
冷加工：冷冲、滚压（如抽油杆螺纹）、挤压（接箍螺纹）切削。

三、国产原料与国外对照表
从表中看出国产的几何尺寸控制要比国外的严格一些.
四、锻造质量的控制
什么是质量？什么又是技术？这个问题很好回答，质量的本质就包含了技术。

当一个实物它的内在质量和外观的质量都能满足要求时我们说这个实物各项指标符合设计要求，技术指标达到了设计要求。

抽油杆由于它在进下服役的特殊性我们可以设想如果井深是2000米杆长为10米那么需要200节抽油杆这200节抽油杆在每分钟5-8次的往复运动在加上井下H2S、CO2和Nacl的腐蚀,其有瑕疵的地方就最先发生断脱所以说锻造质量是关键之一。

1.抽油杆锻造质量问题主要有过热、过烧、杆头出现折迭、过充满、未充满、杆头不圆滑等缺陷。

2.抽油杆断裂主要发生在锻造热影响区，其主要原因是抗疲劳性能低。

3.所以抽油杆的质量取决锻造质量和热处理及螺纹加工质量这
三个关键因素。

4.锻造质量除去设备和原材料的原因可分为杆头加热、锻造工步的选择、锻模的质量、模具修磨的质量、锻打手的熟练程度。

5.过热和过烧是两个不同的概念。

当抽油杆在加热过程中温度达到1250C.时就会出现晶粒粗大的现象，我们把这种现象叫过热。

当温度到1300C.时就会出现晶界熔化的现象这种现象称为过烧；而这两种现象是无法检测的，当然较为严重的过热、过烧在锻造时和热处理拉伸时会断裂而过热就象定时炸弹一样随时会爆炸，而较轻微的就不易拉断。

6.锻造镦粗部位的质量要求
6.1在镦粗区直径等于扳手方宽度以上的部位允许出现纵向缺陷。

从直径等于扳手方宽度的部位起到杆体的镦粗区域上出现的纵向缺陷，只要在其高度或深度不超过0.79mm（1/32in）为合格。

在这个区域内，纵向缺陷超过0.79mm（1/32in）应予以返工。

以平滑过度方式清除，但应保证尺寸在允许公关范围内。

6.2连续环绕镦粗区的横向缺陷，其深度大于 1.58mm(1/16in)为不合格，应用光滑过渡的形式将其除去。

在除去缺陷时，杆体公关应满足本标准的要求。

大于3.17mm(1/8in)的横向缺陷为不合格。

五、热处理过程控制
钢件通过热处理不仅可以改进钢的加工工艺性能，更重要的是它会显著提高钢的力学性能，增加钢件的强度和寿命。

所谓热处理就是将钢在固态范围施以不同的加热、保温和冷却以
改变其性能的一种工艺
淬火与回火是工厂里应用最广泛的两种热处理工艺，这两种工艺经常是不可分割紧密衔接的工序。

1.淬火回火的目的：
通过淬火回火可以改变材料内部的组织结构使零件获得良好的机械性能更好的发挥金属材料的性能潜力。

2.淬火常常是决定产品最终质量的关键
淬火通常最主要的是：
2.1严格控制加热和冷却的温度
2.2严格控制氧化、脱碳
2.3钢件淬火时是一个加热过程，在这个过程中：
2.3.1自铁素体与渗碳体的交界面处开始形成奥氏体的晶核并成长。

3.3.2剩余的渗碳体向奥氏体中继续分解
2.3.2奥氏体成份均匀化
3.淬火质量的优劣往往表现在淬透性上
4.回火的目的
4.1降低硬度、消除内应力
4.2获得钢件所要求的机械性能
4.3稳定工件尺寸
钢件在500-650C。

回火得到由奥氏体转化的回火索氏体。

5.回火的分类
5.1低温回火（工具、模具、轴承）150-250C。

5.2中温回火（弹簧、刀体、夹具）350-450C。

5.3高温回火（轴、连杆、螺栓、齿轮）520-680C。

5.4淬火加高温回火叫调质处理
六、抽油杆用钢的要求
1.我们生产的抽油杆用钢是优质合金钢
2.优质钢（热轧圆钢的要求是：
2.1冶炼质量要求：纯净度高、化学元素含量变化范围小
2.2轧制质量要求：尺寸精度高、表面质量好、弯曲度小、端部不
允许出现马蹄形
2.3工艺性好：锻造性能好、热处理质量稳定、杆头螺纹易滚压成
型
2.4力学性能好，有一定的综合力学性能和抗腐蚀疲劳性能、
3.常用抽油杆用热轧圆钢牌号
35Mn 2A 、 40Mn 2A 、20CrmoA 、 35CrmoA 、 42CrmoA 、20Ni 2moA
七、杆头螺纹圆形加工的质量验收准则
1.通规全部旋入，止规旋入不超过三圈。

2.环规由平面与承载面应紧密接触0.05的塞尺在任何部位不应塞入。

3.应力槽（卸荷槽）承载面及螺纹相邻面的粗糙度不得大于Ra3.2μm
4.如加工一只7/8的杆头那么各部尺寸应符合:
卸荷槽直径D:23.24±0.13 螺距10牙/in 2.54mm
卸荷槽直径:15.09±
牙形角
60。

卸荷槽直径:15.09±牙形半角 30。

外螺纹大径原始三角型牙高 H=2.20
外螺纹最小大径:26.624 外螺纹牙型高度 1.512
外螺纹最大中径:25.303
外螺纹最小中径:25.146 外螺纹最大小径:23.835
5.端头第一牙允许有黑项，但不可延伸到第二牙。

6.第一牙允许有剪切裂纹，但不可深及牙底。

7.牙顶允许有轻微的凹陷。

在现场经常发生的损坏事故有以下几种：
7.1抗拉强度（包括整体螺纹抗拉强度）
7.2正常疲劳断裂，依API 标准普通抽油的抗疲劳强度以抽油机6
次/分钟，杆的最小疲劳寿命在3.17年左右。

7.3杆的腐蚀疲劳断裂，井液呈酸性加剧了腐蚀在交变力的作用下，腐蚀产生疲劳裂纹导致杆径有效断面减少最终断裂。

7.4杆脱扣：只要抗拉强度在标准范围内一般的杆脱扣事故都是由现场施工操作不当引起的。

7.5偏磨变形。