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发布时间:    信息编辑:郑州高氏    点击次数:

       没有介绍缸套的热处理之前先了解一下关于缸套有关的知识,泥浆泵是旋转钻井法泥浆循环系统的关键设备,其工作过程中所输出的泥浆含有大量的泥砂,其黏度大、压力高、而且具有一定的腐蚀性,因此常常引起液缸、缸套、阀座、阀体等零件的早期失效,为了避免此类零件的过早损坏,应当从材料的选用、良好的热处理和表面强化工艺等几个方面进行正确的分析与选择,从而延长零件的使用寿命。
    
        (1)缸套与活塞是泥浆泵液力端的一对易于损坏的摩擦副,橡胶活塞在缸套内进行往复运动,推动和输出泥砂,此时泥浆的压力高(>40MPa),另外泥浆中含有一定数量的砂粒,具有一定的腐蚀性,因此在活塞与泥浆的共同作用下,缸套受到磨损与腐蚀,从而导致密封性降低,导致刺伤等,使缸套出现失效。从其工作过程来看,缸套是以磨损为主,腐蚀失效为辅的。其中油田常用的缸套材料为50钢,外套45钢,内套为高铬铸铁。
    
        (2)机械加工工艺流程 根据其材料与工艺方法的不同,缸套的加工工艺也有明显的差分别介绍如下。
   
        ①低碳合金钢缸套的渗碳 铸造空心钢坯一锻造一正火一机械加工一渗碳一车外圆(车去不需要的渗碳层)一淬火一回火一磨内孔一检验一成品。
   
        ②中碳钢缸套的感应淬火 铸造空心钢坯一锻造一正火一机械加工一内孔中频淬火、回火一磨内孔一检验一成品。
   
        ③缸套的碳氮硼三元共渗 冶炼一离心浇注一退火一机械加工一碳氮硼共渗一内孔中频淬火、回火一磨削加工一烘装。
   
        小直鼹铸铁缸套的热处理 烘装式双金属缸套:冶炼一离心浇注一退火一机械加工一淬火一回火一磨加工一烘装。双液离心浇注:离心浇注一退火一粗加工一淬火一回火一磨加工。
    
        (3)缸套的热处理工艺
   
       ①低碳合金钢缸套的渗碳 选用的材料为16Mo、20CrMo钢,要求渗碳层深度为1.5~2.0mm,表面硬度≥60HRC,淬火后内孔圆度≤0.15mm,其热处理工艺如下图。  硬度的检测可以采用锉刀来检查内表面硬度。

 

缸套热处理工艺


    
       ②中碳钢缸套的感应淬火 材料为50、50V钢,淬硬层2一5mm,表面硬度≥58HRC。首先进行正火处理(860~880℃加热后空冷,保温时间依据装炉量的大小而定),最后进行内孔的中频感应淬火处理,中频淬火温度为880~900℃,感应器与缸套内孔的表面间距为3~4mm,连续加热和喷水冷却,淬火后立即在160~180℃的低温炉内回火,保温1.5~2h,采用锉刀进行内孔的硬度检查。


       ③缸套的碳氮硼三元共渗 采用45钢或20CrMo钢,要求渗层0.7~1.Omm,表面硬度≥62HRC,其碳氮硼三元共渗是在RJJ-105-9井式渗碳炉内完成的,其共渗剂的配比为:尿素150g,硼酐25g,甲醇lL。缸套在炉内温度830~860℃装炉,在升温阶段滴入共渗剂160~180滴/min,炉温回升到800℃滴入煤油10~120滴/min,到温后保温6~9h,渗层达到要求后,缸套随炉降温到840℃出炉罐冷(为防止氧化脱碳,应向罐内滴入10o滴/min左右的甲醇)。

       

        最后进行内孔的中频淬火处理,并在炉内进行150~170℃,保温1- 5h 的低温回火,用锉刀检查内孔的硬度。
   

        回高铬铸铁缸套的热处理 高铬铸铁缸套是以高铬铸铁为内衬的双金属缸套,分烘装式与双液离心浇注式两种。其高铬铸铁的缸套的主要成分见表6-18。
   
       a.烘装式双金属缸套内衬的热处理 其退火的工艺曲线如图6-18所示,退火后的硬度≤33HRC,其淬火十回火的热处理工艺如图6-19所示,随炉试块的硬度应≥64HRC。


       b.双液离心浇注缸套的热处理  该缸套的退火工艺如图6-20所示,内层硬度≤33HRC,其淬火是在可控气氛炉或盐浴炉内进行的,加热温度为970~990℃,保温时间为1.5h,在旋转的平台上进行吹风强制冷却,随后在iso~200℃的低温井式炉内回火处理,其淬火后的组织为针状马氏体十碳化物十残留奥氏体等组成,淬火后硬度应≥58HRC
   
    (4)热处理工艺分析与实施要点


      ①缸套的材料不同,则热处理的工艺方法有明显的差异,低碳钢的渗碳淬火属于传统的热处理工艺,易于掌握操作要领,但需要注意的一点是应控制淬火后内孔的变形,喷水冷却的基本原则是应确保内孔同时均匀冷却,即组织转变的一致性。
   
      ②中碳钢的内孔中频淬火处理具有淬火变形小、硬度高、成本低等特点,适用于批量生产和连续作业,感应器与内孔壁的间距应基本一致,一旦出现两者之间不等距离,则将造成局部的过热或过烧,因此感应器与缸套应相对固定,同时在加热时缸套应旋转,以确保孔内壁的均匀受热。


      ③缸套的碳氮硼三元共渗后,再进行中频感应淬火是提高孔内硬度的工艺措施,共渗的元素经过淬火后形成了合金化合物等,其表面的耐磨性增加,同时也有助于提高抗腐蚀性和冲刷作用。铁缸套的热处理是以高的含碳量与含铬量为基础,有针对性地进行整体的淬.回火,烘装式缸套的退火和淬火与双液离心浇注缸套的退火和淬火曲线是不同的,这是其工艺方法与化学成分差异的结果。前者的退火工艺是从低温到高温,淬火后空冷即可获得64HRC的高硬度,而后者则是从高温到低温退火,淬火后喷水冷却,可见其淬透性差.