一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产装置.pdf

本发明涉及一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产装置，包括相对平行放置的第一、二表面喷涂机、表面粗化机、表面抛光机、平行设置的第一、二滚轮输送线，第一滚轮输送线的尾部与第二滚轮输送线的首部相邻并且位于第一、二表面喷涂机之间，表面粗化机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的左侧且位于第一滚轮输送线旁边，表面抛光机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的右侧且位于第二滚轮输送线旁边，表面粗化机、第一、二表面喷涂机和表面抛光机的旁边分别设有三个两指式自动机械手，第一、二表面喷涂机分别由导轨车、和设置在导轨车旁的火焰热喷涂设备和中频加热装置组成。采用本发明的装置可以提高抽油光杆表面合金涂层热喷涂质量和效率。

1、  一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，其特征在于，它包括：第一表面喷涂机、第二表面喷涂机、表面粗化机、表面抛光机、第一滚轮输送线和第二滚轮输送线，第一表面喷涂机和第二表面喷涂机相对平行放置，第一滚轮输送线和第二滚轮输送线平行设置，第一滚轮输送线的尾部与第二滚轮输送线的首部相邻并且位于第一表面喷涂机和第二表面喷涂机之间，表面粗化机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的左侧且位于第一滚轮输送线旁边，表面抛光机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的右侧且位于第二滚轮输送线旁边，表面粗化机、第一表面喷涂机、第二表面喷涂机和表面抛光机的旁边分别设有三个两指式自动机械手，第一表面喷涂机和第二表面喷涂机分别由导轨车、和设置在导轨车旁的火焰热喷涂设备和中频加热装置组成，。

2、  如权利要求1所述的抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，其特征在于，所述的中频加热装置的中频加热线圈和配套冷却水圈自左到右设置在导轨车的车体的右端，中频加热装置的中频加热线圈和配套冷却水圈的轴线与导轨车的左、右卡盘的轴线重合，火焰热喷涂设备的喷枪位于中频加热装置的配套冷却水圈和导轨车的右卡盘之间。

一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产装置
技术领域
本发明涉及一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产装置，属于石油设备领域。
背景技术
在石油行业中，抽油机有杆泵采油是一种人工举升采油方式，以其设备简单，投资少，管理方便，适应性强等优点被国内外各油田广泛采用。抽油机、抽油杆和抽油泵是有杆泵采油设备的三个主要组成部分，其中抽油杆是将抽油机的运动和动力传递给井下抽油泵进行抽汲的部件。抽油光杆是抽油杆柱上部一根特殊的抽油杆，用来和井口密封盒配合密封抽油井口，因此工作条件比抽油杆更恶劣，除抽油杆的工作条件外，抽油光杆在上冲程时裸露在野外大气中，下冲程时浸在井液中，因此抽油光杆既受大气腐蚀，又受井液腐蚀，不出油时还要承受高温，是工作条件最为苛刻的一根特殊的抽油杆。
为此，对抽油光杆进行表面处理以提高其耐腐蚀性和耐磨性是延长其使用寿命最为有效的处理手段。目前常用的表面处理方法包括电镀铬、化学镀镍磷以及合金涂层热喷涂技术。
电镀铬技术是通过电镀在抽油光杆表面镀上一层铬保护层，这种表面硬度高、光洁度高、有一定的耐磨性和耐腐蚀性，在一定程度上减缓了抽油光杆的耐腐蚀性，但是由于电镀层与基体结合不紧密，电镀层和基体之间有明显的界面，界面两侧基体和电镀层的成分相差非常大，其化学电位差也非常大。一旦表面电镀层由于硬质颗粒例如砂粒的划伤而出现缺陷，造成基体的露出后，在电化学作用下，腐蚀过程会沿着电位差最大的位置即界面迅速扩展，最终导致镀层的大片剥落，导致抽油光杆的腐蚀失效。此外，化学镀镍磷技术也与电镀铬技术类似，镍磷镀层在受到硬质颗粒的划伤后会大片剥落，导致抽油光杆腐蚀失效。
合金涂层热喷涂技术是通过热喷涂技术将具有耐腐蚀耐磨损性能的合金材料喷涂覆盖于抽油光杆表面，并通过重熔工艺使涂层材料与基体材料形成冶金结合，涂层的成分与基体的成分在重熔过程中相互扩散渗透，在涂层和基体材料之间存在一定厚度的过渡区，使得涂层到基体的成分变化相对缓慢，避免了成分突变的界面的形成，也就避免了铬镀层和镍磷镀层在表面出现缺陷后因腐蚀的扩展而导致涂层大片脱落的问题。
但是，由于合金涂层热喷涂技术加工流程相对复杂，而且抽油光杆是典型的超细长杆类工件，导致对抽油光杆进行表面热喷涂加工难度非常高，因此还没有专门的合金涂层热喷涂抽油光杆生产线。目前的生产方式是对抽油杆表面淬火设备进行设备改造，利用淬火设备完成对杆体的预热、杆体表面涂层的重熔处理，再利用另外增加的安置在抽油杆表面淬火设备上的砂带磨头和火焰热喷涂喷枪完成杆体表面粗化、涂层抛光打磨和杆体表面合金涂层的热喷涂处理。另外，由于抽油杆表面淬火设备对抽油杆工件的支撑方式是斜向滚轮自然支撑方式，即将抽油杆自由状态放置在一排与抽油杆轴线呈一夹角放置的滚轮上，滚轮转动之后利用摩擦力带动工件一方面作旋转运动，一方面作轴向移动，即螺旋式前进。在这个过程中抽油杆由于其超细长的尺寸特点而运动稳定性很差，跳动度很高，严重影响了杆体表面打磨、涂层热喷涂的加工质量。
使用这种改造的设备虽然能够实现抽油光杆的表面涂层的热喷涂加工，但由于各工序的处理都在同一个设备上，各工序对设备和工件的要求不同，对设备和工件的影响不同，会出现不同工艺之间的矛盾。在整个生产过程中，合金涂层的热喷涂处理和中频重熔加热处理对设备的精密度和工件运行的平稳度要求很高，为了提高中频重熔处理的效果和效率，中频加热线圈距离杆体表面距离非常小，一般不超过1cm，这就要求工件的跳动度非常小。另一方面，利用砂带磨头对光杆表面进行打磨处理时，为了保证一定的打磨效果和打磨效率，磨头对杆体的下压载荷会很高，这就导致工件在打磨过程中受力而产生幅度很大的振动，导致工件在行进过程中不停的跳动，极易接触和撞击到中频加热线圈，造成设备的损坏，设备故障率很高。
此外，使用这种设备只能进行单件小批量生产，生产效率低；多工序集成设备对操作工人的操作要求高，易出现人为操作失误，导致成品率下降，这些都极大的降低了合金涂层热喷涂光杆产品的市场竞争力，影响了热喷涂技术这种优秀的表面处理技术在石油设备领域的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以提高抽油光杆表面合金涂层热喷涂质量和效率的抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，其特征在于，它包括：第一表面喷涂机、第二表面喷涂机、表面粗化机、表面抛光机、第一滚轮输送线和第二滚轮输送线，第一表面喷涂机和第二表面喷涂机相对平行放置，第一滚轮输送线和第二滚轮输送线平行设置，第一滚轮输送线的尾部与第二滚轮输送线的首部相邻并且位于第一表面喷涂机和第二表面喷涂机之间，表面粗化机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的左侧且位于第一滚轮输送线旁边，表面抛光机设于第一表面喷涂机或第二表面喷涂机的右侧且位于第二滚轮输送线旁边，表面粗化机、第一表面喷涂机、第二表面喷涂机和表面抛光机的旁边分别设有三个两指式自动机械手。
第一表面喷涂机和第二表面喷涂机分别由导轨车、和设置在导轨车旁的火焰热喷涂设备和中频加热设备组成，中频加热装置的中频加热线圈和配套冷却水圈自左到右设置在导轨车右端，中频加热装置的中频加热线圈和配套冷却水圈的轴线与导轨车的左、右卡盘的轴线重合，火焰热喷涂设备的喷枪位于中频加热装置的配套冷却水圈和导轨车右卡盘之间。
本发明的有益效果：1、本发明抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，根据热喷涂工艺和抽油光杆这种细长杆类工件的尺寸特点，改变之前使用自制改造的非标设备进行单件加工的思路，将整个抽油光杆表面合金涂层热喷涂工艺进行分解，对分解后的每个工序使用更为通用的标准生产设备进行生产，并将各工序之生产设备按照生产效率最优化原则进行合理的生产排组，通过两指式自动机械手实现自动上下料，通过第一滚轮输送线和第二滚轮输送线实现抽油光杆的自动传输，第一、二表面喷涂机和表面粗化机及表面抛光机相互分离互不干扰，采用导轨车实现抽油光杆的旋转和轴向运动，因此本发明可以提高抽油光杆表面合金涂层热喷涂的质量和效率。
2、本发明抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，使用的设备皆为标准化设备，因而提高了设备的稳定性和零部件互换性，有效降低设备的故障率和维护时间，并通过各工序合理的生产排组和配比，有效的优化了加工时间，从而大幅度提高了生产效率，使抽油光杆表面合金涂层的热喷涂加工成为更为标准化的生产流程，便于更规范的生产运营管理。
附图说明
图1为本发明抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线的布局示意图
图2为本发明中的第一或第二表面喷涂机结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明一种抽油光杆表面合金涂层热喷涂生产线，它包括：第一表面喷涂机2、第二表面喷涂机4、表面粗化机1、表面抛光机3、第一滚轮输送线5和第二滚轮输送线6，第一表面喷涂机2和第二表面喷涂机4相对平行放置，第一表面喷涂机2和第二表面喷涂机4之间的距离为2米，第一滚轮输送线5和第二滚轮输送线6平行设置，第一滚轮输送线5的尾部与第二滚轮输送线6的首部相邻并且位于第一表面喷涂机2和第二表面喷涂机4之间，表面粗化机1设于第一表面喷涂机2或第二表面喷涂机4的左侧且位于第一滚轮输送线5旁边，表面抛光机3设于第一表面喷涂机2或第二表面喷涂机4的右侧且位于第二滚轮输送线6旁边，表面粗化机1、第一表面喷涂机2、第二表面喷涂机4和表面抛光机3的旁边分别设有三个两指式自动机械手7。上述表面粗化机1采用重庆博益砂带磨床有限公司生产的2M5015型砂带磨床，表面抛光机3采用重庆博益砂带磨床有限公司生产的2M5015B型砂带磨床。
如图2所示，第一表面喷涂机2和第二表面喷涂机4分别由导轨车18、和设置在导轨车旁的火焰热喷涂设备19和中频加热设备10组成，中频加热装置10的中频加热线圈11和配套冷却水圈12自左到右设置在导轨车18右端，中频加热装置10的中频加热线圈11和配套冷却水圈12的轴线与导轨车18的左、右卡盘13、14的轴线重合，火焰热喷涂设备的喷枪15位于中频加热装置的配套冷却水圈12和导轨车右卡盘14之间，火焰热喷涂设备的喷枪15的枪口水平设置并距离导轨车卡盘轴线180mm，中频加热线圈11、配套冷却水圈12和喷枪15相对间隔均为300mm，以保证表面喷涂机在工作中能够实现对抽油光杆表面最佳的喷涂效果和加热、重熔效果。其中，导轨车18采用北京思威盛业工程技术有限公司生产的SWCH1530导轨车，火焰热喷涂设备19采用中国农业科学院表面工程研究所的DZ-5000火焰热喷涂设备，中频加热设备10采用上海华伊感应加热设备有限公司的160KW/8KC中频加热设备。
使用时，将毛坯存放区8内待加工的抽油光杆放置于第一滚轮输送5线起始处，由第一滚轮输送线5将待加工的抽油光杆送到表面粗化机1处，表面粗化机1旁的三个两指式自动机械手7将抽油光杆送至表面粗化机1上，表面粗化机1启动开始对光杆表面进行粗化打磨；待整个抽油光杆的表面被打磨完成后表面粗化机1停止工作，再由表面粗化机1旁的三个两指式自动机械手7取下表面粗化后的抽油光杆并将其放到第一滚轮输送线5上，第一滚轮输送线5继续运行，将表面粗化后的抽油光杆送至第一表面喷涂机2或第二表面喷涂机4旁，再由第一表面喷涂机旁2或第二表面喷涂机4旁的三个两指式自动机械手7将待喷涂的抽油光杆16送给与导轨车18的两个卡盘相连接的两根连接杆17、20，两根连接杆17、20与抽油光杆16相螺接或相挂接，启动导轨车的工件旋转控制开关和导轨车车体移动开关，抽油光杆16一边作匀速转动一边随着导轨车的车体21沿导轨车的导轨22向右匀速移动，接下来抽油光杆由一头至另一头穿过中频加热线圈11进行抽油光杆表面预热，然后关闭中频加热线圈11，导轨车的车体21再带动抽油光杆从反向沿导轨车的导轨22移动，抽油光杆通过火焰热喷涂设备的喷枪15时启动火焰热喷涂设备对抽油光杆进行表面喷涂，待整个抽油光杆通过喷枪15后关闭火焰热喷涂设备完成抽油光杆表面合金涂层的喷涂，待整个抽油光杆在导轨车的车体21带动下再次正向移动而从一头穿过中频加热线圈11时，启动中频加热线圈11对涂层进行重熔处理，同时启动配套冷却水圈12，对重熔过后的抽油光杆的表面进行水冷，待整个抽油光杆通过中频加热线圈11和冷却水圈12后关闭中频加热设备10和配套冷却水圈12，完成对抽油光杆的表面涂层的重熔及冷却处理；当导轨车的车体21带动重熔处理后的抽油光杆再次向左移动时，启动中频加热线圈11再对抽油光杆进行回火热处理，待整个抽油光杆通过中频加热线圈后关闭中频加热线圈11完成回火热处理，关闭工作旋转控制开关和导轨车体移动开关停止抽油光杆的旋转和移动，两指式自动机械手7将表面喷涂完成后的光杆从表面喷涂机上卸下放置到第二滚轮输送线6上，第二滚轮输送6线将完成喷涂处理的抽油光杆自动传输到表面抛光机3处，表面抛光机3处的三个两指式自动机械手7将第二滚轮输送线6上的抽油光杆抓取放置于表面抛光机3上，表面抛光机3启动，开始对抽油光杆的表面进行抛光打磨。待整个抽油光杆的表面被抛光打磨后关闭表面抛光机3，表面抛光机3旁的三个两指式自动机械手7将抛光处理完成的抽油光杆从表面粗化机3上卸下放置于第二滚轮输送线6上，第二滚轮输送线6运行将完成加工的抽油光杆向前传输到成品存放区9，即完成整个生产过程。
采用本发明的生产线后，原先大约每50分钟生产1根表面合金涂层光杆产品变为大约每20分钟生产2根表面合金涂层光杆产品，生产效率提高了300％以上。
本发明的优点是：
1、本发明通过技术改进，使得抽油光杆表面喷涂的生产可以使用标准设备，降低了设备的加工难度、故障率和维护成本，有利于该生产线的推广。
2、该生产线将整个加工过程分解细化，并使用专项设备进行专项工艺生产，大幅度降低了操作工人对设备的操作、维护技术要求，降低了劳动强度，提高了生产质量，使生产管理得到进一步简化。
3、该生产线的生产效率与比原生产工艺相比，提高了300％以上。