螺旋锥齿轮热处理工艺优化设计

为了提高钻机螺旋锥齿轮的承载能力，提高其服役的可靠性，从现用设备的实际情况出发，对不同模数的螺旋锥齿轮分别采用不同的热处理工艺，然后负载试验，比较分析不同热处理工艺的接触疲劳强度σH和弯曲疲劳强度σF、工艺效果、技术难点及经济性。结果表明，模数大于11的，宜采用渗碳淬火工艺，模数8-11之间的，宜采用深层离子渗氮工艺，模数小于8的，可采用浅层离子渗氮。     

石油钻机用绞车刹车毂的堆焊

通常，钻机绞车刹车毂是按照以下工艺路线来制造的：铸造→正火→粗加工→铆焊→去应力→调质→粗加工→焊水腔→机加→表面淬火→装配。传统工艺铸造毛坯重，加工余量大，工序繁多，车间之间周转次数多，而且成本高，制造周期长，更重要的是因为刹车毂材质属于铸造中碳合金钢35CrMo可焊性较差，经常需要预热和焊后保温，连接附属件，例如连接板和冷却水腔(Q235A)异种材质焊接时，铸造结构刚性大，稍有不慎，焊缝会发生开裂。     

20SiMn2MoV合金结构钢的低温冲击性能

针对石油钻采设备的服役条件,考察了20SiMn2MoV合金结构钢在-60℃-20℃内的冲击性能以及热处理工艺、毛坯尺寸等因素的影响。试验结果表明,20SiMn2MoV钢的冲击性能在试验温度范围内随温度降低而逐渐下降。在低温（略高于Ac3）淬火＋高温回火时,毛坯尺寸对冲击性能的温度依赖性有显著影响,毛坯尺寸越大,冲击性能随温度下降而降低的变化率越高。在高温淬火＋低温回火时,20SiMn2MoV钢表现出较低的冲击性能,但温度对冲击性能的影响相对较小。适当降低淬火温度,提高回火温度有利于改善20SiMn2MoV钢的冲击性能。冲击断口分析表明,断口上存在着团簇状的碳化物和氧化物颗粒及其脱落后而形成的孔洞,对于钢的冲击性能产生不利影响。     

基于有限元的BJX260弧齿轮副应力分析

采用GB/T 10062—2003推荐的B2与C混合法校核BJX260弧齿轮副的接触强度,并建立了弧齿轮副的有限元模型,研究分析了弧齿轮在额定输出功率下的应力状况。研究并探讨了实际设计应用中有限元法计算校核齿根弯曲应力的新方法。     

石油钻采装备用40CrNiMoA钢的冲击性能

针对石油钻采设备的低温服役条件,分别考察了石油工业常用40CrNiMoA钢的冲击性能以及热处理工艺、毛坯尺寸和温度等因素的影响。冲击试验结果表明,40CrNiMoA钢的冲击性能在试验温度范围内随温度降低而逐渐下降,并且在- 40℃～-20℃内发生韧-脆转变。在常规热处理条件下,毛坯尺寸对40CrNiMoA钢的冲击性能具有显著影响,在本试验条件下,试样的冲击性能随着取样毛坯尺寸的增加而显著降低。此外,热处理制度对40CrNiMoA钢的力学性能也有重要影响,适当提高回火温度有利于改善40CrNiMoA钢的冲击性能。冲击断口分析表明,断口存在大量碳化物和氧化物颗粒及其脱落后而形成的孔洞,这是导致冲击性能降低的重要原因。     

GCr15钢轴承滚子的早期磨损失效分析

失效轴承是推力调心滚子轴承,用于钻机水龙头主载荷轴承,设计疲劳寿命≥3000 h.滚子材质为GCr15钢,大端直径30 mm,小端直径22 mm,长度48 mm,热处理工艺:860℃×15 min,油冷淬火,(190～200)℃×60 min,回火空冷,硬度要求57～63 HRC.有一批滚子轴承安装使用后,短期内严重磨损.图1为失效滚子实物照片,可以看出滚子两端碰伤和疲劳剥落比较严重.为查找失效原因,从化学成分和显微组织两方面进行了分析.     

低温材料RW60E钢的线膨胀系数测定及其数学模型

研究了RW60E钢的成分、组织和低温力学性能,对其不同温度下的线膨胀系数进行了测试,建立了线膨胀系数与温度关系的数学模型,并与常规材料进行了比较,最后将-45℃下RW60E钢的线膨胀系数值应用于钻机车大梁的应力分析。通过对RW60E钢的力学性能分析证明其具有良好的低温力学性能,能够满足低温钻机的性能要求;对材料线膨胀系数的分析,表明RW60E钢具有较低的线膨胀系数和高的低温稳定性,证明此材料能够比传统的Q345E钢更好地服役于低温环境。     

低温钻机用铸钢件铸造技术分析

根据低温钻机的使用要求,开发了适用于该种钻机的低温铸钢件材料ZG28CrNiMo。通过对铸造工艺和铸造过程进行设计和控制、应用铸造CAE辅助设计模拟系统,生产出合格的低温铸钢件。将该低温铸钢件在我国首台低温钻机上应用,并在低温环境下长期服役。结果表明,低温铸钢件力学性能达到了设计要求,可保证低温钻机的正常运转,满足低温钻机的使用要求。     

石油装备钩体的几种铸造工艺浅析

对比分析了石油装备钻机、修井机提升系统上使用的关键部件钩体的几种铸造工艺方案,经过生产实践和借助先进计算机数值模拟软件,总结出了每种铸造工艺方案的优势和劣势。根据石油装备工作环境特点和其他方面综合分析比较,找出一种工艺方案不仅便于生产操作,生产出的铸件有良好的内部质量和表面质量,而且具有很好的经济性和很强的市场竞争力。     

计算机模拟技术在铸造中的应用

铸件的凝固过程是一个复杂的高温、动态、瞬时的变化过程,在这个过程中缩孔、缩松等铸造缺陷相继出现。通过计算机模拟技术可以在生产前发现这些缺陷的具体位置和大小,并将这些质量安全隐患消灭在计算机模拟的反复比较优化中;利用计算机模拟技术可以有效地控制生产成本,使铸件获得很高的性价比。