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《碳钢_高铬铸铁离心铸造钻井泵缸套的研究_何奖爱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷第3期石油机械2000年试验研究碳钢-高铬铸铁离心铸造钻井泵缸套的研究何奖爱王玉玮佟铭铎管晓波(东北大学材料与冶金学院)张仲宜丁忠祥佟文会(辽河石油勘探局)摘要以ZG200—400碳钢为外层套,高铬铸铁为内层套,采用双液离心铸造复合工艺,通过控制铸型转速、内外套浇注温度和时间间隔,以及在复合界面加入BN界面复合剂,研制出碳钢-高铬铸铁钻井泵缸套。试样分析表明,高铬铸铁内套基体组织为马氏体、残留奥氏体及共晶碳2化物,热处理后硬度60～63HRC,冲击韧性7～7.5J/cm;碳钢与高铬铸铁复合界面相互嵌入,结合牢
2、固,冲击试样断口具有大量韧窝,韧性良好。以双液离心铸造复合工艺取代热镶装工艺制造双金属缸套,工艺切实可行,可节约大量人力、物力,大幅度降低生产成本。主题词钻井泵缸套离心铸造金相分析性能研究采用离心铸造双液复合工艺,大大减少了工前言序,节省了大量的人力、物力和能源,大幅度降低钻井泵缸套是主要易损件之一,工作时承受工了生产成本。作压力大(15.0～35.0MPa),泥砂含量高(约为5%),pH值为10～12,服役工况恶劣,磨损快,用量试验条件及方法大。目前,国内缸套生产工艺主要是热镶装复合,即先离心铸造出ZG200—40
3、0碳钢外套,再机械加工,试验与生产在无级调速卧式离心铸造机上进然后离心铸造出高铬铸铁内套,软化退火(因高铬铸行,试验铸件结构见图1。铁硬度高,难以加工)后机械加工,再淬火回火处理。内外套加工处理之后,再将外套加热进行镶装,最后进行整体加工和珩磨,工艺程序多而繁杂,耗费大量人力、物力和能源。除此之外,过盈配合镶装,往往存在内外套椭圆和锥度等不同情况下的偏差,接触面不均,各处承受压力不等易产生不同类型的废品,如脱套、压裂;在使用过程中也有内套产生裂纹、碎裂等缺陷。在80年代国内不少单位为了提高缸套的耐磨性,减少废品率,提
4、出了许多图1试验铸件结构新材料和新工艺,但加工过程始终不够理想。笔者1—ZG200—400碳钢外套;2—高铬铸铁内套本研究课题为辽宁省自然科学基金资助项目(编号:972174)。何奖爱,副教授,生于1947年,1970年毕业于东北工学院铸造专业,现从事教学及耐磨材料研究工作。地址:(110006)辽宁省沈阳市。电话:(024)23913026。(收稿日期:1999-05-13;修改稿收到日期:1999-12-13)第28卷第3期何奖爱等:碳钢-高铬铸铁离心铸造钻井泵缸套的研究13外层套为ZG200—400碳钢,内层套
5、为高铬铸浇注内层:n内=890～950r/min。铁。用两台无芯中频感应电炉,同时熔炼碳钢和高金属模具预热温度:250～300℃。铬铸铁,使用快速热电偶测温。外层金属浇注后,浇注温度是获得合格铸件的另一个重要参数,停留数秒钟,浇注内层金属,使之复合成双金属缸外层套ZG200—400的浇注温度为1520～1550℃;套。试样取自双金属离心铸造缸套一端,用X4A内层套高铬铸铁的浇注温度为1390～1420℃,两层型光学显微镜以及SEM505扫描电镜检测金相试样金属浇注间隔时间一般为20～35s。间隔时间必须并做断口分析;
6、用显微硬度计测得显微硬度;在自根据浇注温度等具体条件严格控制,间隔时间短易制磨损试验机上进行磨损试验。产生混流现象,过长会使内外套结合不良,产生夹杂、气孔甚至脱套。试验结果分析第3个重要参数是浇注过程中在复合界面加入一定量的界面复合剂,界面复合剂应有良好的保温1.离心铸造工艺参数性、抗氧化性、铺展性和吸附性,保护界面具有良铸型转速是获得合格铸件的重要参数,转速越好的复合性。本试验加入的是BN复合剂,BN复大,越易获得致密的铸件且避免夹杂、气孔和缩松合剂加入量和时间根据铸件的大小而定。等缺陷,但转速过大易产生裂纹等缺陷
7、。转速的准2.金属的成分、组织和性能确调整有利于获得合格铸件。用文献[1]和[2]的公内套高铬铸铁和外套ZG200—400的化学成分式进行计算与试验验证,内径为160～180mm的钻见表1。由表1可见,高铬铸铁的铬碳比为6～7。井泵缸套的铸型转速为加入一定量的稀土进行变质处理,可改善碳化物的浇注外层:n外=690～750r/min;分布与形态,提高其冲击韧性和硬度。表1缸套金属材料的化学成分%成分CSiMnCrMoCuRePS高铬铸铁2.4～3.00.6～1.00.6～1.213～200.6～1.00.5～1.0微量
8、<0.07<0.07ZG200—400碳钢0.2～0.250.3～0.50.4～0.7———微量<0.04<0.04表2为铸态及热处理高铬铸铁试样的力学性碳化物,热处理前铸态时碳化物为大片状或板条状能,图2、图3分别为铸态及热处理试样的金相组M7C3型共晶碳化物,分布在基体中。热处理之后,织。由表2可知,高铬铸铁经热处理后冲击韧性及马氏体量有所
