y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究

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1、Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究材料?工艺第22卷第6期石油矿场机械?I3;,Y422-150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工老的研究}6辅学特㈣”竺舯凡摘妻初期研制的Y422一l50型封膈器,其整体卡瓦的加工质量和机械性能比不上美制的UNI一6型封隔器.后来通过@UN

2、I-6型封隔器整体卡瓦的化学成分化验,机械性能测定,奎相组织分析(舍工作态和退火态分析)和失效形式分析,知其原固属选材和热处理不妥当.于是对照我国材料,选择了40CrMnMo铜作为代用材料,同时确定采用正火调质呻高频感应淬火低温回火的热处理工艺,获得满意效:…工艺.敏词一封啊署材料分析材料选择热处理工艺IL二/I/I,…一术一一’.一体卡瓦是否经过化学表面热处理,故取其心*J.”?…一……n一…’～….…一刖声部进行化学成分化验,其结果如表1.美国的UNI一6型油气田用的封隔器,其卡瓦为整体式.该整体卡瓦的加工质量和材料性能都能较好地适应使用性能要求.然

3、而,我们与辽河油田合作设计的封隔器,其整体卡瓦的加工质量和材料性能曾一度满足不了使用性能要求,主要表现在几何形状不合格,尺寸精度差,不能实现座封或座封后不能解封,卡瓦严重磨损,塑性变形等.后来,通过对UNI一6型整体卡瓦原件成分的化验分析,金相组织分析及一系列的机械性能检验,找出了原因,主要是材质选用和热处理工艺不当.为此,我们在设计制造的Y422—150型封隔器时,选用了性能与美制整体卡瓦材料性能相接近的40CrMnMo钢,并确定了较合理的热处理工艺.目前,该型封隔器的性能可满足使用要求,为批量生产奠定了技术基础.二,对美制UNI一6型整体卡瓦的分析1

4、.化学戚分(1)化学成分的化验因不知道该整囊1UNI-~要整体卡瓦化学成分元素ICSiMnSPMoCr含量l0.470.270.900.021o.011o.21o.99(2)合金元素对机械性能的影响由于该种材料中含有Si,Mn,Mo,Cf等合金元素,故其淬透性较高.Mn,Cr的碳化物对铁索体产生弥散强化作用,Si,Mn,Cr能熔入铁素体产生固熔强化作用.Mo,Cr能细化晶粒,故此种材料具有较高的强度和冲击韧性}虽然Si与Mn同时存在能使钢对回火脆性敏感性增加,但由于含0.21的Mo和O.99的Cr可防止或消除第二类回火脆性,并使钢具有较好的回火稳定性和抗

5、蠕变能力,Cr还对钢的耐磨性有重要影响.从以上分析可知,这种材料具有较好的综合机械性能,其成分接近于我国的40CrMnMo材料.2.机械性能(1)硬度试验在HR一15O—A型洛氏硬度计上进行硬度测定,其结果如表2-44?石油矿场机械寰2UNI-6墨整体卡瓦爱度韶位IHRC(负荷15791291ll5.23态2—5l0.008.340.834085lO1.992—69.808-340.8173{8097.87寰4拉伸试验数据豆处理l标距L.(ram)f50f49.6I直母I墼面Ill0.2f10~l『lo..l0.o罂80977776l截面面积.(mm)1

6、.f.标距Lt(mm)58.358.0断处d6.596.3直径d6.606.28(mm)6.5956.29断处面积k(mm)34.1631.O7屈服载荷.Ps(kN)6566.8最大载荷.Pb(kN)8口.575.2屈服点s=.Ps/AoI800859抗拉强度I3”=.P/oi994.筋7断面收缩率l860伸长率617173-金相组织(1)金相试样的制备根据整体卡瓦件的几何形状和工作状态,考虑到试样被检测面组织的形态,分布,数量,大小等,需充分代表被测试金属购特点,在件的最厚且有牙齿的地方取样,其中一个大的用来作硬度试验,两个作为金相试样,一个作为退戈处

7、理以观察其平衡组织(其退火工艺见图3).在切割过程中为保证被检验面的组织不因切割操作而发生任何变化,需采用一定冷却措施,可采用水冷.[作态试样(由原件切割下)经腐蚀后可看出有一表面层颜色较心部浅,厚度由0.911”iIll(齿根)至2.0mm(齿顶)不等,可见啄卡瓦从厚度上看,不象是化学热处理,一定是经过表面热处理第22卷第6期Y422—150型封隔器整体卡瓦材质及热处理工艺的研究?4s?(2)金相组织观察分析与照相@工作状态试样在金相显微镜400下观察可看到表层组织较均匀细密(见图2),并考虑到硬度之后(表面硬度HRC55),可知是回火马氏体.其晶粒细

8、小,马氏体呈粒状,从表层往心部品粒由小到大呈连续变化,无明显分界,未见有颗粒状碳