【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

中碳調質鋼具有--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，該材料表面經常發生磨損和疲勞斷裂等失效形式，其表面性能已不能滿足現場的使用需求。激光相變硬化技術能大幅度提高中碳調質鋼的硬度和耐磨性,因此,中碳調質鋼的激光相變硬化研究具有廣闊的應用前景。隨著我國東部油田相繼進人開發后期,油井越來越深,井況越來越復雜,且油井產出液中的含水率越來越高,由此引發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,主要失效形式表現為抽油桿接箍磨損斷脫和油管磨穿。針對油田開發后期油井產出液含水高的特點，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,調質后的硬度為28 ~32HRC,進口J55鋼(相當于國產35Mn2鋼)油管的硬度為190 ~250 HB ,選用油田產出污水作為潤滑介質,其礦物質成分為氯離子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及工藝參數為激光波長10.6 μm,最高輸出功率5kW ,功率穩定度土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環接觸,試環外徑為φ73mm,內徑為φ62 nmm,其中靜止上試環材質為J55鋼油管材料,旋轉下試環材質為抽油桿接箍材料。試驗機轉速為400r/min,對應的滑動速度為1.06 m/s。選擇載荷為350 N,試驗周期為10萬轉。

由測得的摩擦力和軸向載荷確定摩擦系數,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)測量試件的磨損質量損失,用質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量損失(g) ,D、和D2為試環的內、外徑(m),N為總轉數。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試驗結果與分析

2.1顯微組織分析

抽油桿接箍螺旋激光淬火區由一-次激光淬火區、搭接帶二次激光淬火區和淬火回火區組成。接箍螺旋激光淬火區的一次激光淬火組織與直紋激光淬火區的一次激光淬火組織相同。圖2a為45鋼原始調質態組織,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。