抽油泵泵筒热处理缺陷浅析.pdf

石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年10月第33卷第10期
?358?
Journal of Oil and Gas Technology (J JPI)(ct. 2011 Vol 33 No 10
抽油泵泵筒热处理缺陷浅析
受红(中石油长庆油田分公司物资采购管理部,映西西安710021
判栋(海石油装备新世纪机械制造有限公司,天津300280)
胡述明(中石油长庆油田分长庆油田公司対外合作部,映西西安71008)
[摘要]针对抽油泵泵简加工过程中容易出现的硬度不够、内孔变形较大等现象,通过一系列相关试验分
析、认为抽油泵渗磯泵筒在淬火加工过程中局部硬度达不到工艺要求、内孔圆度和同轴度变形较大约原
因是渗碳不均勺、淬火冷却速度不够。为此,提出增加渗磯层深度,稳定渗碳炉气氛,并降低淬火冷却
液温度来保证泵简质量。该工艺对类似产品加工有一定的参考价值。
关词】抽油泵;淬火;渗碳
中图分类号]TF91
[文献标识码]A[文章编号]1000-9752(2011)10-0358-03
抽油泵泵筒有2种硬化处理方式,一种是选用20钢轧制的无缝钢管内表面渗碳,随后进行淬火、
回火热处理工艺,最终得到抗磨损、耐腐蚀的泵筒;另一种是选用45钢轧制的无缝钢管,内表面进行
深孔镀铬处理,从而得到耐腐蚀、耐磨损的泵筒。其中渗碳泵筒采用中频感应加热淬火处理,使其硬度
要求达到《 API SPEC11AX抽油泵及其组件规范》。现在泵筒淬火后存在局部淬火硬度不够、内孔圆
度和同轴度不合格的问题,导致废品率增加,制约抽油泵的长远发展。
抽油泵热处理泵筒加T工艺流程为:原材料清洗、渗碳处理、校直、粗珩、淬火、回火、校直、精
珩、内校、车止口和螺纹。
抽油泵热处理泵筒淬火问题至关重要,是抽油泵发展的瓶颈。笔者针对上述问题,通过分析问题的
关键环节,进行渗层厚度、淬火后金相、硬度检验,并进行试验分析
1试样分析方法
分别对泵筒热处理加工过程中的渗碳工序、淬火工序进行采样检验。做渗层厚度、渗层金相、淬火
硬度和淬火金相观察试验并进行相关分析。渗层厚度采用金相法进行,金相观察采用电子金相显微镜观
察,硬度采用维氏硬度计进行检查。
试验器材:徳国蔡司金相显微镜、昊微维氏硬度计、MY-200砂带机、金相试验镶嵌机、金相试验
抛磨机、Q-100B全自动试样切割机、P-2T型金相试样抛光机等。
2试样检验结果
泵筒渗碳后要进行深层厚度检验,渗层厚度检验结果见表1。
泵筒原材料选样要进行金相检验,渗磯后再选样进行金相检验,淬火后硬度不合格和硬度合格的泵
筒均进行金相检验。
收稿日期]2011-07-22
作者简介了晏红(1975
,1997年大学毕业,工程师,从事物资采购工作。
兔兔 wwww ututu,com
第33卷第10期
红等:拙油泵泵筒热处理訣陷浅析
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表1泵筒澹碳试片滲碳层厚度
批次
上部试片渗层厚度/mm
中部试片渗层厚度/mm
下部试片渗层厚度/nm
0.75
1金相分析
钢管原材料首先进行
金相观察。从图1可以看
出,基体材料由两相组
成,黑色的部分为珠光
体,白色部分为铁素体,
且并未出现带状组织。同
时对原材料进行直线度、
圆度、壁厚均匀度检验都
是合格的,可见原材料没图1基体材料20钢金相(S00X
图2碳层金相(500
有问题。泵筒原材料第一
步热处理工序是进行溶碳、
处理,从图2可以看出,
从下往上依此分为:渗碳
区.(黑色区域)、过渡区
(黑白混合区域)和基体,
也可以分为:过共析钢、
共析钢、亚共析钢。
从淬火后硬度不合格
泵筒中选取一支,截取试
图3淬火后金相(500X)
图4硬度合格泵筒金相(500×)
片镶嵌制样进行金相检
验。从图3可以看出,淬火后并未出现理论上的淬火马氏体组织,而保留大量的奥氏体,铁素体组织。
而原先淬火硬度合格的泵筒制样观察(图4)主要有淬火马氏体。可见感应淬火并不完全,经过排查原
因发现冷却液冷却速度不够导致。经过调査分析夏天天气很热,冷却液使用一段时间后温度提高,从而
时泵筒内孔冷却效果不好
2.2层厚度分析
相关标准规定渗碳层厚度应该在0.75~1,13mm,从表1试片渗碳层厚度检验数据可以看出,井
式渗碳炉马弗罐内泵筒滲碳层的厚度随深度增加依次呈递增的趋势,且最小渗层厚度在标准范围值的下
限。只有上下渗碳层厚度一致且该值在规定的适当的范围之内才能保证淬火后泵筒各部分变形和硬度
统一
2.3硬度分析
图5为硬度合格和不合格泵筒的硬度梯度曲线。从图5可以看出2种泵筒硬度从内到外呈现出先略
微增加随后逐渐减小的趋势。泵筒内壁在热处理过程中会出现脱碳现象,导致内壁并不是硬度最高的
位置。淬火后表面是淬火马氏体组织,硬度较高,随后是过渡区域,硬度开始降低,再往里是基体组
织,硬度曲线呈现较平稳的直线,硬度变化起伏不大。但是不合格泵筒内壁并不是完全的马氏体组织,