摘要：毛刺作为机械加工中普遍现象，对抽油泵生产构成严重威胁，轻则造成活塞运行不畅，严重时造成活塞卡死、漏失等问题。通过分析管杆泵加工、检泵作业和生产过程中毛刺来源，制定毛刺控制方案，减少毛刺对抽油泵的影响。
关键词：毛刺；抽油泵；井下作业
1 前言
在抽油泵井作业施工中，完井后经常发生活塞下行不畅、活塞表面被毛刺损伤甚至卡死的问题，轻则增加作业工序，重则造成抽油泵漏失或返工。查找分析毛刺来源，控制作业过程带入的毛刺数量，消除毛刺对抽油泵损伤具有重要的意义。
2 毛刺的形态及类型及来源
毛刺的通常定义是机械加工中加工件表面出现的如棱边、飞边、尖角、飞溅等不符合设计要求的部分。机械加工方法可分为：铸造加工、锻造加工、电气焊加工、冲压加工、切削加工等，其中切削加工主要有车、铣、刨、钻等方式。在这些过程中，都可能出现各类加工毛刺，机械加工中影响毛刺生成的主要因素有：
2.1工件材料性质：机械性能、化学成分、金相组织等，比如切削硬度不同的金属产生不同类型的切屑。
2.2加工方式：车、铣、磨、钻等。
2.3刀具及切削参数：刀尖圆弧半径、进刀量、刀具主偏角、切削速度等。
工件经过切削加工后，其边、角、棱等部位是否产生毛刺，毛刺的尺寸大小及形状等取决于各种影响因素的综合作用，各因素之间相互影响、相互制约。毛刺产生的数量与加工工序数量也有联系，如筛管需要钻出大量孔，不当的操作便会产生大量毛刺。井下作业过程中使用的管、杆、泵、封隔器、筛管等工具，一般涉及切削、冲压和电气焊加工方式，主要在切削环节产生毛刺。
3 毛刺的危害
3.1影响零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。
3.2影响装配质量，严重时无法正常装配。
3.3增大运动零件磨损，严重降低使用寿命，如活塞、齿轮等。
3.4毛刺脱落导致机械传动受阻，破坏传动平稳性，如活塞卡死、密封圈破损等。
4 检泵作业中的毛刺
根据油井在检泵施工及后续生产的特点，将管杆泵材料、作业施工、采油生产过程中，附着、产生的毛刺和细小铁屑均归入检泵井毛刺。由于毛刺附着强度不同，可能在下泵过程中脱落，也可能在数天、数月后脱落。检泵井毛刺的主要来源有：
4.1管杆泵及工具类毛刺。油管、抽油杆因切削工序少、质检程序完善，附着毛刺的几率较少。抽油泵泄油器、活塞上凡尔罩形状复杂，在钻孔、车、铣过程中易产生毛刺。防砂防气筛管、泄油器等小批量工具产品加工环节多、结构复杂，易携带毛刺，特别是筛管类工具由于需要大量钻孔，更容易产生毛刺。
4.2作业施工中产生的毛刺。起下油管时液压钳打滑产生毛刺，上卸抽油杆时在方楞处产生毛刺；磨铣套管或落物时，产生的毛刺铁屑附着在油套管上，下泵时进入抽油泵内。
4.3油井生产过程中产生的铁屑。油井生产一段时间后，井下工具受磨损、腐蚀作用而产生并脱落下来的铁屑，如活塞沉砂槽腐蚀造成临近镀层剥离产生的毛刺、筛管严重腐蚀后脱落的小铁块、油管接箍因大井斜磨损产生的细小铁屑。
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5 毛刺对抽油泵的危害
柱塞与泵筒的配合间隙非常精密。1级配合间隙为0.025-0.088mm，2级配合间隙为0.050-0.113mm。所以任何少量的金属毛刺就可能造成活塞活运动受卡，在毛刺进入密封段间隙后严重磨损活塞和泵筒密封面，增加漏失降低泵效，主要危害有：
5.1导致抽油泵活塞运行不畅、卡死等故障，增加处理工序或返工。
5.2引起活塞及泵筒严重磨损，检泵周期大大缩短，泵效下降。
5.3抽油杆载荷增加，严重时造成杆断。
抽油泵生产效率与柱塞和泵筒的密封性关系重大，决定了抽油泵怕异物卡、怕磨损的特性，必须进行毛刺控制，减少毛刺带来的危害。
6 检泵作业中毛刺控制
6.1管杆泵在机械加工中去毛刺工艺
6.1.1工艺设计控制毛刺 在零件设计及加工时就对预防和减少毛刺进行规划，如合理安排切削加工工序和热处理工序，合理选择切削用量和走刀方向，采用复合刀具，采用多件加工等方法。
6.1.2人工去除毛刺 人工去毛刺是最普通、最传统的方法之一，适用于精度要求不高，工作量不大的零件，主要使用锉刀、油石、砂布、钢丝刷等，劳动强度大、技术要求高、生产率低、去毛刺质量不稳定。
6.1.3热能去除毛刺 将待去毛刺的零件防止在坚固的密封室内，利用通入混合的氢气和氧气点燃爆炸，将零件表面及内孔的毛刺去除。
6.1.4电化学去除毛刺 利用电能、化学能进行阳极溶解来达到去毛刺的目的，是由电解加工发展而来的新工艺，特别适用于形状复杂的金属零件去毛刺。
6.1.5超声波去毛刺 利用高频振动清除零件表面的毛刺，适用于小而精密的零件。
6.1.6机器人去毛刺 由计算机控制的机械手自动去除毛刺，具有精度高、速度快、质量稳定的特点。
选择去毛刺方法时应考虑零件本身的材质、加工精度、几何尺寸及毛刺大小和部位等因素，还要改善去毛刺作业的环境和条件，降低生产成本，提高生产率。
6.2作业施工中的毛刺控制
6.2.1 起油管时应采用规定扭矩值，及时更换、清洗牙块。下油管时涂抹铅油，按规定扭矩上扣，防止起管过程中丝扣过紧，造成油管剥皮产生毛刺。
6.2.2 采用专用抽油杆钳 普通抽油杆钳在上卸扣时，钳牙防滑纹易将杆方楞处咬伤，在丝扣较紧时更加明显。推荐使用专用抽油杆钳，在提供可靠上扣扭矩的同时，不易将方楞咬伤产生毛刺。
6.2.3 钻磨施工后彻底清洗井筒 在钻磨落物、修套等会产生铁屑的施工后，采取刮削、大排量洗井等措施，将井筒的内的铁屑清除干净，防止下完井管柱时进入泵筒。
6.3 生产过程中的毛刺控制 提高井下工具耐腐蚀性能，避免因工具腐蚀剥离产生的小铁块，如提高活塞基材的耐腐蚀性能，采用不锈钢材料制作筛管等。在大斜度井采用油管扶正器、耐磨接箍、降低抽油机冲次的方法，避免油管接箍磨损产生铁屑。
7 认识与结论
抽油泵活塞和泵筒配合密封的关系特点，决定检泵作业时必须进行毛刺控制。通过清除入井管杆泵携带的毛刺、作业施工和后期生产过程中产生的毛刺，减少因毛刺造成的活塞卡、泵漏等问题的发生。
参考文献：
[1]王贵成.机械加工中毛刺的影响及其控制.中国安全科学学报.1996.6.2
[2]GB/T 18607-2008 抽油泵及其组件规范
论文作者:颜世卫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/17
标签：毛刺论文; 作业论文; 油泵论文; 活塞论文; 加工论文; 铁屑论文; 油管论文; 《防护工程》2018年第31期论文;