【抽油桿接箍】【抽油桿接箍廠家】抽油桿接箍直紋激光淬火的磨損性能研究

中碳調(diào)質(zhì)鋼具有--定的塑性、韌性和較高的強度,一般適用于制造強度較高的零部件。對于特定的摩擦工況，該材料表面經(jīng)常發(fā)生磨損和疲勞斷裂等失效形式，其表面性能已不能滿足現(xiàn)場的使用需求。激光相變硬化技術(shù)能大幅度提高中碳調(diào)質(zhì)鋼的硬度和耐磨性,因此,中碳調(diào)質(zhì)鋼的激光相變硬化研究具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著我國東部油田相繼進人開發(fā)后期,油井越來越深,井況越來越復(fù)雜,且油井產(chǎn)出液中的含水率越來越高,由此引發(fā)抽油桿接箍與油管之間因磨損而造成的失效事故不斷增加1,主要失效形式表現(xiàn)為抽油桿接箍磨損斷脫和油管磨穿。針對油田開發(fā)后期油井產(chǎn)出液含水高的特點，提高抽油桿接箍和油管的抗磨性能和使用壽命已成為當(dāng)前亟需解決的問題。為了提高接箍和油管摩擦副的壽命,筆者對接箍表面進行直紋和螺旋激光淬火對比試驗，將45鋼接箍激光淬火試樣同J55鋼油管試樣組成摩擦副,分析其組織、硬度和摩擦磨損性能及摩擦磨損機理。

1 試驗材料和方法

1.1試驗材料

抽油桿接箍材料為45鋼,調(diào)質(zhì)后的硬度為28 ~32HRC,進口J55鋼(相當(dāng)于國產(chǎn)35Mn2鋼)油管的硬度為190 ~250 HB ,選用油田產(chǎn)出污水作為潤滑介質(zhì),其礦物質(zhì)成分為氯離子12300 mg/L、碳酸根離子23 mg/L、鈣

離子30 mg/L、碳酸氫根離子27 mg/L鎂離子16 mg/L、鐵離子9 mg/L。抽油桿接箍呈圓柱形,尺寸φ54 mm x 102 mm,采用WEDM-HS電火花線切割機沿抽油桿接箍軸向取樣,試樣尺寸10mm x 10mm x 5mm。

1.2 試驗方法

為了減少軟化帶的不良影響,采用寬帶掃描將聚焦的圓光斑變成線光班,使一次掃描寬度大為提高(23]”。采用DL-HL-T5000型激光加工機的性能指標(biāo)及工藝參數(shù)為激光波長10.6 μm,最高輸出功率5kW ,功率穩(wěn)定度土2%。實際輸出功率1.8 kW,矩形光斑尺寸10 mm x 1 mm ,掃描速度1000 mm/min。對試樣除銹除油,用丙酮洗凈,表面噴涂吸光涂料[4]。（抽油桿接箍廠家）

對抽油桿接箍及試樣分別進行直紋激光淬火(圖1a)和螺旋搭接激光淬火(圖1b),搭接率20%。激光淬火后,采用WEDM-HS電火花線切割機將試樣切成小塊，進行鑲樣、研磨、拋光、腐蝕，用MBA-1000金相顯微鏡分析組織,用數(shù)顯式維氏硬度計測定試樣橫截面的硬度,載荷砝碼5 kg。

利用國產(chǎn)MG-200型高速高溫摩擦磨損試驗機評價摩擦副的摩擦磨損性能。摩擦副接觸方式為環(huán)環(huán)接觸,試環(huán)外徑為φ73mm,內(nèi)徑為φ62 nmm,其中靜止上試環(huán)材質(zhì)為J55鋼油管材料,旋轉(zhuǎn)下試環(huán)材質(zhì)為抽油桿接箍材料。試驗機轉(zhuǎn)速為400r/min,對應(yīng)的滑動速度為1.06 m/s。選擇載荷為350 N,試驗周期為10萬轉(zhuǎn)。

由測得的摩擦力和軸向載荷確定摩擦系數(shù),μ=14. 7T/F (T為摩擦力矩,N●m;F為軸向載荷,N)。采用Sartorius型電子天平(其精度為0.1 mg)測量試件的磨損質(zhì)量損失,用質(zhì)量磨損率來評價接箍和油管材料的耐磨性能:k。=2W/[π(D +D2)N],式中:k。為磨損率(g/m);oW為接箍或油管試件的磨損質(zhì)量損失(g) ,D、和D2為試環(huán)的內(nèi)、外徑(m),N為總轉(zhuǎn)數(shù)。采用JXA-8800型掃描電子顯微鏡觀察分析試樣磨損表面形貌。（抽油桿接箍廠家）

2試驗結(jié)果與分析

2.1顯微組織分析

抽油桿接箍螺旋激光淬火區(qū)由一-次激光淬火區(qū)、搭接帶二次激光淬火區(qū)和淬火回火區(qū)組成。接箍螺旋激光淬火區(qū)的一次激光淬火組織與直紋激光淬火區(qū)的一次激光淬火組織相同。圖2a為45鋼原始調(diào)質(zhì)態(tài)組織,主要由回火索氏體組成;圖2b為-次激光淬火組織,主要由細(xì)針狀馬氏體和少量殘留奧氏體組成。圖2c為二次激光淬火組織,主要由較細(xì)的馬氏體組成。圖2d為激光淬火回火組織,主要由回火屈氏體、回火馬氏體組成。