钻井机械用合金白口铸铁工艺性能的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第3喜幕岛抽05午3月石油钻井工程·01·V钻井机械用合金白口铸铁工艺性能的研究f，一．Ad(塔西南石油钻井公司)7摘要拳文针对泥浆系统中固相颗粒对某些岵井机械的蘑粒蘑损的麦最形点．选择夸空白口铸铁代替现用钢材制造这些零件是可打的I讨论了台空白口蚌棱台金化热处理的规范受工艺性能．并具体对泥浆录录阀零件、缸套、十字头导板除砂主题词喜钻井主设备磨损金铁台金铁热嚣处理f一／／一季_-／／型一零件～的磨损析／1．1零件的磨损原因钻井过程中泥浆系统中古有采自她屠的各种矿物颤粒，对钻

2、头零部件、井越时的钻秆接头与套管、泥浆录凡尔、凡尔座、缸套活塞、1；舞砂器零部件和高压闸商且备种管路等造成二体磨料磨损和三体磨料磨损“。大量试验表明、任何钢铁材料的磨料磨损取决于钢材硬席Hm与磨粒硬度m的比值，磨粒磨损程度按相对硬度可分为三十唾域。低磨损区：hrn／ha>1．25～i．30I过蛙磨损医：hm／ha≈l或0．80≤nln／ha≤l2O}高磨损区：hmhn≤O．80，磨损速度增加”】．泥浆中常遇到的固相颗粒是不弼类型的岩屑，其中以石英石．燧石等氧化硅为主，它们韵硬度范匿大致为HV800～HV】300用于泥浆

3、泵凡尔凡尔座、活塞缸套等所使用的钢材及热处理性能如下：①普通型缸套常用20钢，内孔表面渗碳淬火．渗层2～3mm，HR~58～62；@凡尔用材是2cCrMo锕，工作面渗碳淬火，渗层1．8～2．5ITIilfl，表层HRc55～6O，芯部HRC≥3O4@凡尔座用材是200Mo，渗碳淬火1．8～2．5113113，工作面HRC58～62-芯部≥30i④十字头及导板用材是QT6O0—3(兰石3biB系列泵)球墨铸铁．表面淬火．十字头HRC50一·53．导板HRC45～I9；@其当量硬度大致HV6O0～7O0。这样的零件大多处于

4、高磨损区，使用寿命较低．1．2零件的磨损形式维普资讯http://www.cqvip.com·52霄主l^；帖井机械用鲁空白口”敏工艺性匏．}研克凡尔、凡尔座的磨掼较为复杂，涉及到太应打高额冲击，表层裂纹源的形成、扩展、泥浆冲蚀剥落、刺成沟槽等。园而对材料主要要求韧性、硬度及其保持性，其次才是强度．活塞缸套、十字头及导板是率擦过程中的硬粒磨料磨损，活塞缸套磨损的硬粒为包携镶嵌于活塞胶皮内的砂粒，露出尖端往复犁擦缸套内表面，直到犁遭逐渐变得又宽又踩，刺出泥浆而失效一十字头及导扳问的磨粒源于金属磨料，局部粘着咬焊的硬化点的

5、脱落，再生磨屑等．它们相互摩擦中磨粒磨损模型及量化如图1所示。磨料凸蜂设定为日锥形，半锥角0+在法向载荷△F作用下压^表面探度h，相对率擦滑动时产生犁沟，法向载荷由锥形面支承，设表面硬度为}{，则单十锥形凸蜂所承受载荷△F为；圈】磨料磨损模型△F=告(h·哪)M当滑行距离为△s时，接犁去的材料体积为：△V—htg0·△S救单位滑行距离的磨掼率为：：r堡、△SH可见，对一定硬粒硬度．法向载荷越大，荤擦表面硬度越小，硬粒越失，磨粒磨损率越太．以上零件均属机械加工而成，若对其表面进行特别处理及喷涂堆焊，虽然耐磨性有所提高+但

6、硬层很薄．可加工性差．兼顾刊活塞芯、缸套、凡尔、凡尔座工作的条件．所要求的强度不是很高，但要求硬度高，冲击韧性合适。合盘白口铸铁．其显微组织中趋主导作用的碳化物提供丁必须的高硬度，从而在硬质点磨料磨损中不会发生自身的损失·承载的基体组织可用合盘化及热处理进行调整与强化，以保持耐磨性与承受莅复冲击载荷所必须的强度、韧性之间的平衡。2合金白口铸铁及其合金化与热处理舍金白口铸铁·困其断口呈白色，碳除微量溶于铁索体外．其余以舍金碳化物形式存在，硬度极高。耐磨性并非一种材料的专门性能，而要涉及到材料的处理工艺和使用条件，机械零件

7、抵抗磨料磨损的能力取决于其显徽组织及与之相关的台盘化与热处理工艺，还取决于磨粒的物化性质，大，J、及含量．合盘白口铸铁在许多耐磨料磨维普资讯http://www.cqvip.com；9卷l期1996丰9月石油钻井工程·53·损的应用中．诸如船舰螺旋浆、水电机叶轮、采选矿设备等具有显著的多方面的适应性能．确定音金白口铸铁的化学成份及热处理工艺．是为丁使一定的碳化物分布在一定的基体组织中．从而得到较长的使用寿命。21合金白口铸铁的含金化合盒白口铸铁全都古0，以阻止石墨的形成井保持显微组织中碳化物的稳定性，ct、Mo的碳化物

8、均被细化并均匀分布于基体中。合金白口铸铁中也古有M、Mo、VTi、cI】等元素．以阻止或最大限度地抑翻显微组织中珠光体的形成．当铸铁中古Mo为5时，基体组织为奥氏体加索氏体，硬度HRC58～60{当古9～】4时，基体组织为奥氏体和马氏体．硬度HRC62～65．v是形成强碳化物的元素．合金白口铸铁中的V可提高铸件的致密度并可细化和弥