抽油杆热处理氧化脱碳缺陷分析及中频感应穿透加热正火新工艺

日期:2018-11-12 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

抽油杆热处理氧化脱碳缺陷分析及中频感应穿透加热正火新工艺

抽油杆是石油开采的关键设备零件,其材料采用专用钢材YG42D,其化学成分(质量分数,%)wei :0.43C,1.00CR、0.19MO、0.80Mn、0.25Si、0.028S、0.03P。在工作中,抽油杆在油管内上下往复运动,承受不对循环载荷,同时浸泡在采出原油液中,受液中介质H2S、CO2和盐水的腐蚀作用,抽油杆失效多为疲劳失效。抽油杆传统热处理工艺采用电炉加热正火,高温会会工艺处理。生产中发现,采用传统正火工艺的工件容易发生氧化脱碳缺陷,降低了抽油杆的疲劳寿命,增大了加工余量,并且原工艺周期长,耗能低了抽油杆的疲劳寿命。从提高工件产品质量和提高生产效率,降低成本诸方面考虑,均要求改进抽油杆原热处理工艺。为此,经生产试验和验证,提出抽油杆中频感应穿透加热正火新工艺,取得了良好的结果。

工件正火的目的是改善抽油杆轧材以及镦粗加工中产生的组织缺陷,以细化晶粒,提高其力学性能;高温回火的作用是消除正火时产生的内应力,稳定组织。中频感应穿透加热正火工艺参数;加热温度为890℃,工件移动速度为40mm/s,电压750V,电流为190-210A,功率为120-140KW,功率因数为0.9,感应器尺寸为直径80-直径1200.常规正火和中频感应穿透加热正火工艺热处理后抽油杆力学性能试验结果,可见抽油杆采用中频感应穿透加热正火热处理后,其各项力学性能均明显优于常规工艺处理的。

分析认为,抽油杆中频感应穿透加热正火后性能优越是组织细化的结果。众所周知,工件组织细化具有独特的优点,一方面可提高抽油杆的强度和韧性;同时,晶粒细化使工件的疲劳强度明显提高。抽油杆经中频感应穿透加热正火后,晶粒度细化至11-12级,其组织珠光体上均布细颗粒状铁素体。而电炉正火后晶粒度明显较粗,仅为6-7级,组织为较粗大状块铁素体和珠光体组成。另一脱碳层深在0.20-0.25mm,而中频感应穿透加热工件脱碳层深在0.05mm一下,因而抽油杆采用中频感应穿透加热正火后期力学性能明显优于传统电路正火工艺处理的。

采用改进中频感应穿透加热正火后,抽油杆生产中能耗大幅度下降,生产成本下降。经计算,采用新工艺可节电月60万KW,经济效益显著,同时,新工艺升本费用和维护费低于电阻加热炉,因而新工艺升本技术经济效益具有明显优势,推广应用前景看好。