SY/T 7865.2-2025 油井管表面增强工艺规范 第2部分：电弧喷涂

ICS 75.180.10 CCS E 92

中华人民共和国石油天然气行业标准

SY/T 7865.2—2025

油井管表面增强工艺规范第2部分：电弧喷涂

Specification for surface reinforcement process of oil country tubular goods— Part 2:Arc spraying

2025-12-18发布 2026—06-18实施

国家能源局发布

目次

前言 Ⅲ

引言 IV

1 范围 1

2 规范性引用文件 1

3 术语和定义 1

4 电弧喷涂设备 2

4.1 通则 2

4.2 电源系统 3

4.3 电弧喷涂枪 3

4.4 送丝系统 3

4.5 供气系统 3

4.6 自动化辅助装置 3

5 喷涂材料 4

5.1 通则 4

5.2 材料选择 4

6 工艺要求 4

6.1 工艺流程 4

6.2 表面处理 4

6.3 电弧喷涂 4

6.4 喷涂后处理 6

6.5 局部损伤处理 6

6.6 工艺评定 6

7 检验试验与技术要求 6

7.1 外观 6

7.2 喷涂层厚度 6

7.3 喷涂层表面粗糙度 6

7.4 喷涂层结合强度 6

7.5 压扁性能 6

7.6 喷涂层孔隙率 7

7.7 封孔性能 7

8 安全与防护 7

附录A(规范性) 电弧喷涂用丝材种类及化学成分 8

I

附录B(规范性) 工艺评定 12

参考文献 14

Ⅱ

前言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

本文件是SY/T 7865《油井管表面增强工艺规范》的第2部分。SY/T 7865已经发布了以下部分： ——第1部分：激光熔覆;

——第2部分：电弧喷涂。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由石油工业标准化技术委员会石油管材专业标准化技术委员会(CPSC/TC5) 提出并归口。

本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司油气工艺研究院、中国石油集团工程材料研究院有限公司、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、中石化江钻石油机械有限公司、中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司。

本文件主要起草人：吴春生、周志平、李明星、吕伟、王宪文、刘双全、刘广胜、李琼玮、李楷、问晓勇、周佩、程碧海、李轩鹏、叶正荣、于淑珍、甄桓、郭钢、吕江、马锋、陈子晗、刘伟、 刘宁、朱方辉、董晓焕、张振云。

Ⅲ

引言

油井管表面增强工艺是采用表面处理或改性技术显著提高油井管使用性能的技术。为规范油井管表面增强工艺的技术要求、检测方法及质量控制，制定了油井管激光熔覆和电弧喷涂表面增强技术文件。为了有效指导文件使用者，按照表面增强工艺类型划分，SY/T 7865《油井管表面增强工艺规范》 拟由两个部分构成。

——第1部分：激光熔覆。目的在于规定油井管激光熔覆表面增强工艺的熔覆设备要求、熔覆材料要求、内外熔覆工艺评定、熔覆管材性能检验。

——第2部分：电弧喷涂。目的在于规定油井管电弧喷涂表面增强工艺的电弧喷涂设备、喷涂材料、工艺要求、检验试验与技术要求、安全与防护等。

IV

1 范围

本文件规定了油井管电弧喷涂表面增强工艺的电弧喷涂设备、喷涂材料、工艺要求、检验试验与技术要求、安全与防护等。

本文件适用于套管和油管外表面电弧喷涂表面增强技术的工艺控制及质量检验。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 2626 呼吸防护自吸过滤式防颗粒物呼吸器

GB/T 3609.1 职业眼面部防护焊接防护第1部分：焊接防护具

GB/T 8642 热喷涂抗拉结合强度的测定

GB/T 8923.1 涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级

GB/T 10610

产品几何技术规范(GPS) 表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法

GB/T 11374

热喷涂涂层厚度的无损测量方法

GB/T 11375

金属和其他无机覆盖层热喷涂操作安全

GB/T 12334

金属和其他非有机覆盖层关于厚度测量的定义和一般规则

GB/T 12608

热喷涂火焰和电弧喷涂用线材、棒材和芯材分类和供货技术条件

GB/T 17720

金属覆盖层孔隙率试验评述

GB/T 20968

无损检测目视检测辅助工具低倍放大镜的选用

GB/T 23466

护听器的选择指南

GB/T 29037

热喷涂抗高温腐蚀和氧化的保护涂层

GB/T 37421

热喷涂热喷涂涂层的表征和试验

GB/T 37654

再制造电弧喷涂技术规范

GB/T 43100

热喷涂热喷涂涂层的后处理和精加工

GB/T 43101

金属及其他无机覆盖层关于孔隙率的定义和一般规则

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

电弧喷涂 arc spraying

1

利用两根金属丝之间产生的电弧，熔化丝材的顶端形成熔滴，熔滴经一束或多束气体(一般为压缩空气)雾化，并喷射到经预处理的基体表面形成涂层的工艺方法。

[来源：GB/T 18719—2002,4.3.5, 有修改]

3.2

喷涂电压 arc voltage

喷涂时两根金属丝端部间的电压。

3.3

喷涂电流 arc current

喷涂时两根金属丝之间形成电弧的电流。

3.4

喷涂距离 spray distance

喷嘴端面沿喷涂射流到工件表面间的距离。

[来源：GB/T 18719—2002,5.3.2]

3.5

喷涂角度 spray angle

喷涂射流中心轴线与工件表面间的夹角。

[来源：GB/T 18719—2002,5.3.3]

4 电弧喷涂设备

4.1 通则

4.1.1 电弧喷涂设备由电源系统、电弧喷涂枪、送丝系统、供气系统等组成，如图1所示，同时应配备自动化辅助装置、漏电保护、过载保护及接地装置。

2

标引序号说明：

1——雾化气源用净化系统; 2——电源及控制系统;

3——电源输入;

4——主金属丝盘;

5——副金属丝盘;

6——送丝机构;

 

7 ——送丝套管;

8——雾化气管路; 9——正极电缆线; 10——负极电缆线; 11——控制线;

12——电弧喷涂枪。

图 1 电弧喷涂设备示意图

4.1.2 喷涂设备应定期校准、维护和保养。

4.2 电源系统

电源系统应符合GB/T 37654及下列要求：

a) 电源系统具有平的或略带上升的外特性，具有10⁴Als～10⁵Als 的动特性;

b) 输出电压调节范围为24V～38V;

c) 输出电流调节范围为20 A～300 A。

4.3 电弧喷涂枪

4.3.1 组成

电弧喷涂枪由枪体、导电嘴、雾化气喷嘴、雾化气帽、压缩空气管、遮弧罩等组成。

4.3.2 导电嘴

导电嘴材质宜为铜或铜合金，两导电嘴轴线间夹角宜为20°~60°。

4.3.3 雾化气喷嘴

雾化气喷嘴在导电嘴后方，可为不锈钢、铝合金等金属材质或陶瓷材质。

4.3.4 雾化气帽

雾化气帽在导电嘴前方，宜为陶瓷材质。

4.4 送丝系统

送丝系统应确保将两根相互绝缘的金属丝稳定地经喷枪导电嘴送到电弧区，宜由以下部分组成：

a) 送丝机构：包括直流伺服电机、减速机、送丝枪、压紧机构、送丝滚轮等;

b) 送丝软管;

c) 丝盘。

4.5 供气系统

供气系统由空气净化器、气阀及其控制器、压力表、气体流量计、气管路等组成，应符合以下要求：

a) 供气量不小于4 m³/min;

b) 空气压力不低于0.7 MPa;

c) 雾化一次的电弧喷涂枪耗气量为0.8m³/min～3.2 m³min, 雾化两次的电弧喷涂枪耗气量为

1.2m³/min～3.6m³/min。

4.6 自动化辅助装置

自动化辅助装置应符合以下要求：

a) 能调整电弧喷涂枪的夹持并通过设定程序进行自动化作业;

b) 具有工件的固定、定位及位置变换等功能。

3

5 喷涂材料

5.1 通则

丝材应符合GB/T 12608的要求。

丝材表面应光滑，无腐蚀产物、无缩径和变形等缺陷，导电性良好。

丝材直径范围宜为1.5 mm～4.76 mm, 丝材直径宜比导电嘴内径小0.02 mm～0.1 mm。

5.2 材料选择

5.2.1 常规腐蚀环境

5.2.1.1 在 7 ≤pH<10 环境中使用时，宜选择Zn 或Zn 合金丝料，材料成分应符合表A.1的要求; 在4≤pH<7 环境中使用时，宜选择Al 或Al合金丝材，材料成分应符合表A.2的要求。

5.2.1.2 在海洋大气腐蚀环境中使用时，宜选择A1及 A1合金丝材，材料成分应符合表A.2的要求。

5.2.1.3 在海水腐蚀环境中使用时，宜选择ZnAl 15合金丝材、A1及Al 合金丝材。ZnAl 15合金丝材成分应符合表A.1的要求;A1和A1合金丝材成分应符合表A.2 的要求。

5.2.2 特定腐蚀环境

5.2.2.1 在含CO₂H₂S 腐蚀环境中使用时，宜选择Al 或Al 合金丝材、含Cr 不锈钢丝材、Ni 及Ni 合金丝材。Al 和Al 合金丝材成分应符合表A.2的要求;Ni 及Ni 合金丝材成分应符合表A.3的要求。

5.2.2.2 在高温腐蚀环境中使用时，宜选择A1丝材、含Cr的铁合金和含Cr的 Ni合金丝材，应符合 GB/T 29037和 GB/T 12608的要求，成分应符合表A.4的要求。

6 工艺要求

6.1 工艺流程

电弧喷涂工艺流程主要有表面处理、喷涂施工、喷涂后处理、局部损伤处理、喷涂层检测等，如图2所示。

6.2 表面处理

6.2.1 如待喷涂油井管存在变形、腐蚀且不能修复的缺陷，不应进行喷涂施工。

6.2.2 可用加热、浸渍、蒸汽喷射或溶剂、乳液、碱性清洗剂等方法清除管体表面油脂和污垢等附着物。

6.2.3 油井管表面应采用合适的磨料进行除锈处理，并用压缩空气吹扫干净。表面处理应符合GB/T 8923.1规定的Sa2.5级及以上。

6.3 电弧喷涂

6.3.1 通则

6.3.1.1 电弧喷涂宜在室内进行，作业环境温度宜为15℃~40℃,相对湿度宜不大于80%。

6.3.1.2 施工前应检查设备、电缆绝缘，确认接地良好。

6.3.1.3 应在除锈后4h内完成电弧喷涂，喷涂前应检查除锈后的表面状态，当出现返锈或表面污染时，应重新进行表面处理。

4

开始

表面处理基管外观检查、表面处理

喷涂电压电流

喷涂距离

参数调整

喷涂施工雾化空气压力

喷涂角度

喷涂后处理喷涂厚度

局部损伤处理

喷涂层检测

结束

图 2 电弧喷涂工艺流程图

6.3.2 喷涂工艺参数

6.3.2.1 喷涂电压及电流

喷涂电压宜为28V～38V, 喷涂电流宜为60 A～300A。具体数值可由电弧喷涂数据库或前期工艺试验确定。

6.3.2.2 喷涂距离

喷涂距离宜为100 mm～200 mm。确定喷涂距离时，宜考虑喷涂粒子的飞行速度分布区间及粒子在飞行中的氧化等因素。

6.3.2.3 雾化空气压力

雾化空气压力宜为0.4 MPa～0.6 MPa。确定雾化空气压力时，宜考虑电弧动特性、稳定性和喷涂粒子的飞行速度等因素。

6.3.2.4 喷涂角度

喷涂角度宜为60°~90°。确定喷涂角度时，宜考虑遮蔽效应对喷涂层孔隙率和结合强度的影响。

6.3.2.5 喷涂层厚度

宜根据腐蚀环境和防护寿命要求选择喷涂层厚度，喷涂层厚度宜不小于100 μm。

喷涂层厚度由丝材送丝速度、管体转速和喷嘴移动速度等参数控制、丝材送丝速度宜为40 mm/min~ 100mm/min, 管体转速宜为30 r/min～60 r/min, 喷嘴移动速度宜为10 mm/s～40mm/s。

5

6.4 喷涂后处理

6.4.1 喷涂后应按照GB/T 43100的规定进行封孔或涂装处理，消除喷涂层表面孔隙。

6.4.2 在封孔或涂装处理之前，应保持喷涂层表面清洁，并确保喷涂层不受潮或其他污染。相对湿度不小于80%时，封孔或涂装处理应在2h 内完成;相对湿度小于80%时，不应超过4h。

6.5 局部损伤处理

6.5.1 对出厂前的喷涂层缺陷，应对缺陷区域进行打磨清理，再使用手持式金属喷涂装置进行修复。

6.5.2 对出厂后在运输和储存过程中出现的局部缺陷，可按照JB/T 10283的规定，用工业修补剂对破损处、局部漏点和损伤点进行修复。

6.6 工艺评定

电弧喷涂油井管应于首批生产之前、工艺参数调整时进行试制和工艺评定，工艺评定结果应符合附录B的要求。

7 检验试验与技术要求

7.1 外观

对电弧喷涂油井管进行目视检测，裸眼检测无法评定时应按照GB/T 20968的规定采用20倍的放大镜进行观察与检测，喷涂层外观应均匀一致，无起皮、无鼓泡、无裂纹、无掉块等情况。

7.2 喷涂层厚度

应按照GB/T 37421、GB/T 12334、GB/T 11374的规定检测喷涂层厚度，喷涂层厚度宜不小于 100μm。

7.3 喷涂层表面粗糙度

应按照GB/T 10610的规定检测喷涂层表面粗糙度。宜采用轮廓测量仪等工具测量，表面粗糙度应不大于20 μm。

7.4 喷涂层结合强度

应按照GB/T 8642的规定检验喷涂层结合强度，喷涂层结合强度应不小于20 MPa。每批在2根喷涂后的油井管上靠近管体端部10cm 范围内沿管轴向，各取3个试样进行检验，试样直径为25 mm。 要求测试用加载块表面基于试样两侧形状进行加工，保证加载块与试样两面完全贴合，确保粘接强度。

7.5 压扁性能

应对喷涂后的油井管进行压扁试验。将长度不小于63.5 mm的管段放置在两平板之间，进行压扁试验。试样压至两平板间距离H, 试样的外表面无可见裂纹。试样棱角处的轻微开裂不应作为判废依据，但喷涂层不能出现剥离现象。H 应按公式(1)计算：

6

……………………………………

(1)

式中：

H——两平板间距离，单位为毫米 (mm);

S——喷涂后油井管的壁厚，单位为毫米 ( mm);

D——喷涂后油井管的外径，单位为毫米( mm)。

7.6 喷涂层孔隙率

应按照GB/T 17720、GB/T 43101的规定检验喷涂层孔隙率，喷涂层孔隙率应不大于5%。每批在 2根喷涂后的油井管上各取1个试样进行测试。

7.7 封孔性能

宜按照JB/T 10283的规定进行检验，外观应保持完好、无颜色变化、无缺损、无裂纹、无溶胀， 平均质量增加量不大于2%。

8 安全与防护

8.1 电弧喷涂作业应符合GB/T 11375的要求。

8.2 喷涂作业区域应做好通风、防火、防爆和粉尘控制。

8.3 电弧喷涂作业人员应经过安全技术培训后上岗。

8.4 应按照GB/T 3609.1的规定选用眼面系统防护用品。

8.5 应按照GB/T 2626的规定选用呼吸系统防护用品。

8.6 应按照GB/T 23466的规定选用和佩戴护耳器或耳罩进行听力保护。

附录 A

(规范性)

电弧喷涂用丝材种类及化学成分

A.1 电弧喷涂用Zn和Zn 合金丝材种类及化学成分应符合表A.1的要求。

表A.1 Zn和Zn合金丝材种类及化学成分(质量分数，%)

型号

合金元素

其他元素

丝材类型

Zn99.99

Zn≥99.99

总量不大于0.010

Pb≤0.005

Cd≤0.005

Pb+Cd≤0.006

Sn≤0.001

Fe≤0.003

Cu≤0.002

实心线材

Zn 99

Zn≥99

总量不大于1.0 Pb≤0.005

Fe≤0.01

Cu≤0.07

Mo≤0.01

Ti≤0.16

Mg≤0.01

Al≤0.01

其他：总量不大于0.12

ZnA115

Zn 84～86

A114～16

总量不大于0.17

Fe≤0.05

Cu≤0.01

Si≤0.12

A.2 电弧喷涂用A1和Al 合金丝材种类及化学成分应符合表A.2的要求。

A.3 电弧喷涂用Ni和Ni 合金丝材种类及化学成分应符合表A.3的要求。

A.4 电弧喷涂用高温腐蚀环境丝材种类及化学成分应符合表A.4的要求。

8

表A.2 A1和Al合金丝材种类及化学成分(质量分数，%)

A199.98

Al≥99.98

总量不大于0.02 Si≤0.01

Zn≤0.01 Fe≤0.006 Cu≤0.003 Ti≤0.003

其他：分别不大于0.003

Al99.5

Al≥99.5

总量不大于0.5 Si≤0.3

Fe≤0.4 Ti≤0.05 Cu≤0.05 Zn≤0.07 Mn≤0.05

其他：分别不大于0.03

AIMg5

Mg 4.5～5.5

Mn0~0.5

Cr0-0.3

Ti 0.10~0.25

A1余量

总量不大于0.9 Si≤0.25

Fe≤0.40 Cu≤0.05 Zn≤0.20

其他：分别不大于0.05

AIZn5

Zn 4.5～5.1 A1余量

总量不大于1 Si≤0.30 Fe≤0.40 Cu≤0.05 Sn≤0.20

AISi 5

Si4.5～5.5

总量不大于1 Zn≤0.30 Fe≤0.40 Cu≤0.05 Sn≤0.20

9

表A.3 Ni和Ni合金丝材种类及化学成分(质量分数，%)

Ni99

Ni≥99.2

Cu≤0.1

C≤0.25

Fe≤0.4 Mg≤0.15 Mn≤0.3 S≤0.005

Si≤0.02

NiCu30

Ni≥62.0

Cu 27.0～35.0 Mn 1.0~4.0 Fe1.0-2.5

Al≤0.5 C≤0.15 Si≤1.0 S≤0.02 Ti≤1.0 Nb≤2.5

其他：总量≤0.5

NiCrFe1520

Cr 14.0～19.0

Fe 19.0-25.0

Ni≥59.0

Cu≤0.5 C≤0.15

Mn≤2.5

Si≤2.0

NiCr 20

Cr 18.0-21.0 Ni余量

Cu≤0.5

Fe≤0.5

Mn≤1.2

Si≤0.5 S≤0.015

NiA15

A14.5～5.5

Ni余量

Mn≤0.3

Ti≤0.4

Si≤0.5

Fe≤0.3 Cu≤0.08

C≤0.005

有芯线材

芯材

NiA120

Al18.0～22.0

Fe≤0.3

Si≤0.5 Cu≤0.08 C≤0.25

NiAIMo 55

Al 4.5～5.5

Mo≤5.0

其他：不大于1

10

表A.3(续)

NiCrA1206

Al6.0～7.0

Cr 18.0～21.0

NiFeAICr 20143

A114.0～15.0

Cr 3.0～5.0

Fe 17.0～23.0

NiCrBSi

Cr≤9.0

Fe≤3.0

Si<3.2

B≤1.6

C≤0.30

表A.4高温腐蚀环境丝材种类及化学成分(质量分数，%)

总量不大于0.02

Si≤0.01

Zn≤0.01

Fe≤0.006

Cu≤0.003

Ti≤0.003

Fe 19.0～25.0

X12 CrNi 2520

C≤0.15

Si≤1.5

Mn 1.5～3.5

Cr 24.0～27.0

Ni19.0～22.0

Fe余量

P≤0.025

S≤0.020

11

附录 B (规范性) 工艺评定

B.1 通用要求

B.1.1 电弧喷涂油井管应于首批生产之前、工艺参数调整时进行试制和工艺评定。

如有下列情况之一时，应进行工艺评定：

a) 产品结构、材质、工艺有较大改变，可能影响喷涂层质量;

b) 连续停产半年后恢复生产;

c) 质量技术监督部门提出要求时。

B.1.2 评定试验应包括但不限于以下项目：

a) 外观;

b) 喷涂层厚度;

c) 喷涂层表面粗糙度;

d) 喷涂层结合强度;

e) 喷涂层孔隙率;

f) 封孔性能;

g) 耐蚀性能。

工艺评定结果不符合本文件规定时，加倍取样进行复验，若复验仍不符合要求，制造商应改进工艺，重新生产，经检验合格后可正式生产。工艺评定试验结果应作为购方验收资料。

B.2 电弧喷涂工艺评定要求 B.2.1 外观

对电弧喷涂油井管进行目视检测，裸眼检测无法评定时应按照GB/T 20968的规定采用20倍的放大镜进行观察与检测。喷涂层外观应均匀一致，无起皮、无鼓泡、无裂纹、无掉块等情况。

B.2.2 喷涂层厚度

应按照GB/T 37421、GB/T 12334、GB/T 11374的规定进行喷涂层厚度检测，宜采用显微镜法。 采用显微镜法测量时，至少应沿规定的显微截面长度做5个散布点的测量，散布点间距宜为5 mm。 喷涂层厚度宜不小于100 μm。

B.2.3 喷涂层表面粗糙度

应按照GB/T 10610的规定进行检测，喷涂层表面粗糙度(Ra) 应不大于20μm。

B.2.4 喷涂层结合强度

应按照GB/T 8642的规定进行检测，喷涂层结合强度应不小于20 MPa。

B.2.5 喷涂层孔隙率

应按照GB/T 17720、GB/T 43100的规定进行检测，喷涂层孔隙率应不大于5%。

12

B.2.6 封孔性能

宜按照JB/T 10283的规定进行检测，要求外观保持完好、无颜色变化、无缺损、无裂纹、无溶胀，平均质量增加量不大于2%。

B.2.7 耐腐蚀性能

宜按照JB/T 7901的规定进行耐腐蚀性能试验。介质、温度、压力、时间等参数根据喷涂层的使用环境由供需双方协商确定。在喷涂后的油井管取样，制??-50 mm×10mm 的标准试样进行试验，均匀腐蚀速率应不大于0.076 mm/a, 放大20倍后试样表面无点蚀。

B.3 工艺评定报告

工艺评定结果合格后应编制工艺评定报告，内容应至少包括上述所有试验、检验的结果和工艺参数。

13

参考 文献

[1] GB/T 18719—2002 热喷涂术语、分类

[2] JB/T 7901 金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法

[3] JB/T 10283 工程机械工业修补剂应用技术规范