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              熱搜關鍵詞:高頻淬火設備,超音頻加熱設備,淬火設備

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              螺桿鉆具傳動軸為什么容易斷裂?如何通過高頻淬火工藝進行改進?

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              螺桿鉆具傳動軸為什么容易斷裂?如何通過高頻淬火工藝進行改進?
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              螺桿鉆具傳動軸為什么容易斷裂?如何通過高頻淬火工藝進行改進?
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              編輯時間 : 2020-08-05
              相關標簽 : 濰坊高頻淬火設備

              石油鉆機通過鉆具(鉆桿、巖心管和管接頭)將軸向壓力傳遞到鉆頭,對巖層進行鉆探。雖然已經進行了高頻淬火設備工藝進行了熱處理,但是鉆具除表面與巖壁發生強烈摩擦外,還承受巨大彎曲、扭轉應力及沖擊應力作用。生產中鉆具失效形式多為斷裂失效或螺紋磨損變形失效,也有部分鉆具因出現管壁裂縫、孔洞及管壁磨損、彎曲過大造成失效破壞。某傳動軸是油田鉆井設備5LZ224WB型彎殼體螺桿鉆具的重要零件,材料選用35CrMo鋼。生產中發現,鉆具連續工作近30h突發傳動軸斷裂事故,造成很大損失。


              斷裂傳動軸宏觀檢驗發現,斷裂發生于軸截面過渡*大的圓弧處,斷口和軸線垂直,基本為平齊狀,沿外圓周向內約5mm外分布有放射形快速斷裂棱線呈臺階狀,未發現縮頸等宏觀塑性變形,瞬斷區距內孔徑約15mm左右,該斷口特征屬脆性斷口。觀察斷口形貌發現,斷口瞬斷區表面粗糙,無金屬光澤,出現月芽狀凹陷和徑向法線夾角約為10℃ - 15℃。,該處面積約1000mm2;而瞬斷區與內之間區域出現光滑的金屬疲勞形貌。


              斷裂傳動軸試棒力學性能中顯示,低于技術要求值,該傳動軸不合格。其金相組織檢查發現,其金相組織除回火索氏體外,存在眾多寬帶狀鐵素體與少量魏氏組織以及出現明顯的枝狀晶,并且組織中含有非金屬夾雜物。眾所周知,魏氏組織是亞共析鋼中較嚴重的非正常組織,危害很大。傳動軸件出現魏氏組織,工件沖擊韌度明顯下降,脆性增大,該魏氏組織和伴生的枝晶狀組織使工件塑性和沖擊韌度大大下降,同時鋼中存在帶狀鐵素體組織和非金屬夾雜物缺陷,使工件性能進一步惡化,因而造成工件在外力作用下發生早期脆性斷裂失效。


              綜上所述,傳動軸容易斷裂的主要原因如下:


              (1)鑄鋼件存在粗大枝狀晶及帶狀偏析,組織粗大不均,以及出現魏氏組織缺陷,是傳動軸斷裂的主要原因。


              (2)鍛造中鍛壓比不足,基礎組織不良,直接影響奧氏體均勻化和調質處理質量,使鋼中枝狀晶和帶狀組織形態保留下來,造成工件強度、沖擊韌度和塑性明顯下降。因而在交變應力作用下,極易產生裂紋并迅速擴展,導致工件產生早期斷裂失效。


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              高頻淬火設備


              為防止工件斷裂失效,提出高頻淬火工藝改進措施如下:


              (1)鑄鋼傳動軸件在冶煉、軋制中嚴格執行工藝要求及質量檢驗,以避免出現晶粒粗大、魏氏組織和枝晶狀偏析,以及盡量減少非金屬類雜物數量,使鋼材獲得組織和性能良好的基礎組織。


              (2)合理選擇鍛造比。鍛造可以矯正晶粒粗大、魏氏組織缺陷,并可使枝晶狀組織細化成纖維狀組織,同時改變鋼中夾雜物的分布狀態。使用上述組織缺陷對力學性能的危害明顯降低和緩解。對于35CrMo鋼,鍛造比取4 -5 為宜。


              (3)工件調質處理應嚴格控制工藝參數,如加熱溫度、保溫時間和冷卻速度等,淬火時確保淬火溫度和保溫時間充分,以得到要求的索氏體組織,保證工件綜合力學性能優良。


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