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【抽油杆接箍】【抽油杆接箍厂家】抽油杆接箍直纹激光淬火的磨损性能研究

2020-02-26 10:12:10 嘉兴市胜禾石油机械有限公司 浏览次数 389

【抽油杆接箍】【抽油杆接箍厂家】抽油杆接箍直纹激光淬火的磨损性能研究

中碳调质钢具有--定的塑性、韧性和较高的强度,一般适用于制造强度较高的零部件。对于特定的摩擦工况,该材料表面经常发生磨损和疲劳断裂等失效形式,其表面性能已不能满足现场的使用需求。激光相变硬化技术能大幅度提高中碳调质钢的硬度和耐磨性,因此,中碳调质钢的激光相变硬化研究具有广阔的应用前景。随着我国东部油田相继进人开发后期,油井越来越深,井况越来越复杂,且油井产出液中的含水率越来越高,由此引发抽油杆接箍与油管之间因磨损而造成的失效事故不断增加1,主要失效形式表现为抽油杆接箍磨损断脱和油管磨穿。针对油田开发后期油井产出液含水高的特点,提高抽油杆接箍和油管的抗磨性能和使用寿命已成为当前亟需解决的问题。为了提高接箍和油管摩擦副的寿命,笔者对接箍表面进行直纹和螺旋激光淬火对比试验,将45钢接箍激光淬火试样同J55钢油管试样组成摩擦副,分析其组织、硬度和摩擦磨损性能及摩擦磨损机理。

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1 试验材料和方法

1.1试验材料

抽油杆接箍材料为45钢,调质后的硬度为28 ~32HRC,进口J55钢(相当于国产35Mn2钢)油管的硬度为190 ~250 HB ,选用油田产出污水作为润滑介质,其矿物质成分为氯离子12300 mg/L、碳酸根离子23 mg/L、钙

离子30 mg/L、碳酸氢根离子27 mg/L镁离子16 mg/L、铁离子9 mg/L。抽油杆接箍呈圆柱形,尺寸φ54 mm x 102 mm,采用WEDM-HS电火花线切割机沿抽油杆接箍轴向取样,试样尺寸10mm x 10mm x 5mm。

1.2 试验方法

为了减少软化带的不良影响,采用宽带扫描将聚焦的圆光斑变成线光班,使一次扫描宽度大为提高(23]”。采用DL-HL-T5000型激光加工机的性能指标及工艺参数为激光波长10.6 μm,最高输出功率5kW ,功率稳定度土2%。实际输出功率1.8 kW,矩形光斑尺寸10 mm x 1 mm ,扫描速度1000 mm/min。对试样除锈除油,用丙酮洗净,表面喷涂吸光涂料[4]。(抽油杆接箍厂家

对抽油杆接箍及试样分别进行直纹激光淬火(图1a)和螺旋搭接激光淬火(图1b),搭接率20%。激光淬火后,采用WEDM-HS电火花线切割机将试样切成小块,进行镶样、研磨、抛光、腐蚀,用MBA-1000金相显微镜分析组织,用数显式维氏硬度计测定试样横截面的硬度,载荷砝码5 kg。

利用国产MG-200型高速高温摩擦磨损试验机评价摩擦副的摩擦磨损性能。摩擦副接触方式为环环接触,试环外径为φ73mm,内径为φ62 nmm,其中静止上试环材质为J55钢油管材料,旋转下试环材质为抽油杆接箍材料。试验机转速为400r/min,对应的滑动速度为1.06 m/s。选择载荷为350 N,试验周期为10万转。

由测得的摩擦力和轴向载荷确定摩擦系数,μ=14. 7T/F (T为摩擦力矩,N●m;F为轴向载荷,N)。采用Sartorius型电子天平(其精度为0.1 mg)测量试件的磨损质量损失,用质量磨损率来评价接箍和油管材料的耐磨性能:k。=2W/[π(D +D2)N],式中:k。为磨损率(g/m);oW为接箍或油管试件的磨损质量损失(g) ,D、和D2为试环的内、外径(m),N为总转数。采用JXA-8800型扫描电子显微镜观察分析试样磨损表面形貌。(抽油杆接箍厂家

2试验结果与分析

2.1显微组织分析

抽油杆接箍螺旋激光淬火区由一-次激光淬火区、搭接带二次激光淬火区和淬火回火区组成。接箍螺旋激光淬火区的一次激光淬火组织与直纹激光淬火区的一次激光淬火组织相同。图2a为45钢原始调质态组织,主要由回火索氏体组成;图2b为-次激光淬火组织,主要由细针状马氏体和少量残留奥氏体组成。图2c为二次激光淬火组织,主要由较细的马氏体组成。图2d为激光淬火回火组织,主要由回火屈氏体、回火马氏体组成。