浅析抽油杆柱疲劳失效的热处理因素.docx

浅析抽油杆柱疲劳失效的热处理因素-1--4-浅析抽油杆柱疲劳失效的热处理因素抽油杆是石油开采三抽设备中不可或缺的关键部件故其作用不容忽视数量更是与日俱增。但在实际应用中往往因抽油杆柱发生断脱而影响石油开采效率和效益其中热处理质量对其疲劳失效有着较大影响。对此本文对抽油杆柱疲劳失效的热处理因素进行了分析并就其控制措施进行了探讨。在石油开采过程当中抽油杆时常会因失效而影响作业进度增加经济损失其中疲劳、腐蚀、磨损是失效的常见形式。因此为进一步提高石油生产效率改善提取原油的高效性并减少非必要的资金支出就必须对抽油杆柱疲劳失效的原因加以分析尤其是其热处理因素以此寻求有效措施实现抽油杆的高效耐用进而促进石油开采平稳进行。抽油杆柱疲劳失效的热处理因素为了解热处理因素对抽油杆柱疲劳失效的作用机理在此以某采油厂的抽油杆断杆为例结合其断裂部位、服役期限、循环周次以及生产泵型、动液面高、冲程长度、下泵深度、抽油杆柱等级、数量等相关情况作了如下探究：1.1.对断杆荷载强度的分析有时抽油杆柱承受荷载不对称也会致使其出现疲劳失效因此为进一步验证热处理因素对抽油杆柱疲劳失效的影响有必要对其荷载强度进行分析。1.2.对断杆断口情况的分析观察抽油杆断口宏观形貌发现该断口平齐无明显的辉纹特征和塑性变形；裂纹从外螺纹根部开始台阶明显且扩展方向与拉伸应力的最大方向保持垂直状态；同时2/3的抽油杆截面均为断裂区且其中结晶状的剪切唇和放射区比较明显但并未观测到纤维区故该材料具备较差的韧性并受到了较大的疲劳应力。随后经特殊处理后对其微观形貌也作了认真观察和分析结果发现其裂纹起源、扩展区以及断裂区均比较平整而断裂机理主要为混合断裂机构且伴有准解理的二次裂纹花样由此可以判断其的形成与氢脆、淬火不佳或回火过热有关进而导致钢的韧性和塑性降低而脆性得到了增强；同时位于螺纹根部的裂纹应该是由过热导致的如此一来其会明显降低材料性能并缩短其使用期限若遇到动荷载其影响会更为凸显。同时在对抽油杆断裂位置截取了合适的金相试样经显微镜观察后发现其组织相对粗大为正火态的铁素体与珠光体故韧性较差。此外还在其硬度检测中得知该抽油杆内外具备不均匀的硬度。由上可知抽油杆柱的疲劳失效与热处理因素关系较大概括的讲主要是因热处理过程当中的过热现象对材料的晶粒分布产生了影响以致于弱化了杆柱的塑性和韧性导致其外螺纹根部由于应力相对集中而产生疲劳裂纹并经快速扩展后发生了准脆性疲劳断裂失效。抽油杆柱疲劳失效控制方法分析2.1.规范热处理工艺鉴于抽油杆柱的热处理工艺对其材料性能影响较大故应基于完善的热处理制度规范工艺操作以免因热处理不当降低抽油杆柱的塑性、韧性和使用期限。通常调质钢在完成热加工后必须借助预备热处理工艺降低其硬度以消除组织缺陷便于切削加工；然后需要进行的是淬火与高温回火等最终热处理工艺通常为了防止出现热处理缺陷往往要求淬火具备较慢的冷却速度若其强度较高则建议采用温度较低的回火处理工艺。如在对40Cr合金钢进行热处理时通常需要参考下述规范标准退火工艺需要采用随炉冷却方式加热温度和保温时间适宜控制在850℃和120mim左右；正火工艺需要采用空冷方式加热温度和保温时间适宜控制在850℃和120mim左右；淬火工艺需要采用油冷方式加热温度和保温时间适宜控制在850℃和80mim左右；而回火工艺则有低温、中温和高温之分虽均采用空冷方式但选用的具体温度和保温时间不尽相同。完成热处理操作后我们应借助洛氏硬度结合金相观察（制备-磨光-机械抛光-显露组织-显微观察）对热处理后的材料性能进行测试。若存在缺陷则要采取合理有效的热处理修复工艺加以补救以此最大程度的降低热处理因素对抽油杆柱疲劳失效的影响。2.2.注重科学使用和管理抽油杆柱的疲劳失效控制仅靠强化热处理工艺管理是不够的毕竟其在使用过程当中还会受到其他因素的干扰因此学会科学使用加强日常管理也十分关键。这就要求我们合理分析其涵盖动载力、静载力、摩擦力在内的受力情况并根据有无初始裂纹状态下的疲劳寿命计算公式合理估算抽油杆柱的理论寿命在此基础上采取针对性措施以期最大限度的避免抽油杆柱出现疲劳失效。如切实做大安全运输、规范存储投入使用之前仔细清洁其接箍和螺纹并施加一定的预应力以免其发生弯曲和腐蚀；针对具备一定倾斜度的油井建议采用连续杆以便降低脱扣事故；若油井泵挂较深或腐蚀性较强建议选用K级杆并结合其抗疲劳的实际强度值加以优化组合以此使其更为安全稳定防止出现断裂事故；同时建立完善的抽油杆柱修复和回收制度并通过定期检测性能、循环周次统计、服役条件分析、使用期限估算等予以及时维修和更换以此降低因抽油杆疲劳失效带来的不利影响。总之抽油杆柱出现疲劳失效在石油开采过程当中时有发生其中热处理不当会影响其晶粒分布进而提高杆柱的脆性引发疲劳失效。因此要想延缓其疲劳失效的时间我