ERW油管螺纹高频淬火工艺的应用研究

　　摘要：ERW油光管因受焊接技术的限制其所需钢板的含碳量较少、硬度较低，这样虽然能提高其焊接性能但由于硬度较低造成油管粘扣是油田采油作业中的一个重要问题，严重影响着采油作业的效率和效益。本研究从实际生产角度出发，在设计、制作专用工装的基础上，通过对工艺流程的合理编排和工艺参数的优化调整，将设备低廉、工艺实现简单、环境条件要求低等的高频表面淬火工艺应用于油管生产，达到了提高油管抗粘扣能力的目的。为一些材质的油管提供了一种简单、易施、具有良好效果和效益的生产工艺方法，
　　关键词：油管粘扣；高频淬火
　　
　　1　前言
　　
　　油管粘扣是油田采油作业中的一个重要问题，严重影响着采油作业的效率和效益。为此，国内外科技工作者进行了大量的研究，在形成机理、影响因素和克服、缓解技术等方面取得了一系列成果。从油管生产方面来讲，通过提高油管螺纹的表面硬度来克服、缓解粘扣现象是得到人们共识的原则之一，在这方面也进行了大量的工作，提出了众多的方法和措施，而将这些应用于实际生产，还需要做大量细致的工作。
　　仅通过热处理工艺来提高油管螺纹表面硬度的方法，无疑是较为简便、易行的，也出现了多种具体的方案，如整体淬火、激光表面淬火、等离子表面淬火和高频表面淬火等，这些方案都各有其特色和问题，本文从实际生产角度出发，对设备低廉、工艺实现简单、环境条件要求低等的高频表面淬火工艺进行研究，通过对工艺流程的合理编排和工艺参数的优化调整，来获得理想、稳定的淬火层厚度，达到提高油管抗粘扣能力的目的。
　　本研究是在实际油管生产流水线上进行，其结果可以直接指导试验条件的实际生产，同时也为类似的生产条件提供了丰富的经验和借鉴。这样，在提高油管抗粘扣能力方面，为一些材质的油管提供了一种简单、易施、具有良好效果和效益的生产工艺方法。这对油管生产技术的发展和应用，无疑具有一定现实意义和经济价值。
　　
　　2　工艺要求及实现
　　　
　　本研究是在油管螺纹加工成型后，加入高频淬火工序，旨在改善油管的抗粘扣能力，考虑到油管的产品特性和生产过程，淬火后的油管主要应满足下述要求：螺纹的表面硬度有显著提高：主要力学性能指标、致密性和密封性、螺纹的尺寸精度必须满足技术要求。对应于淬火工艺，就是在满足提高螺纹表面硬度的前提下，不能出现淬火工艺缺陷和过量淬火残余变形，这就对热输入的大小和范围、以及热循环提出了一定的要求，也就是需要对淬火工艺进行一定的准确控制。
　　高频表面淬火作为油管生产线上的一道工序，在满足质量要求的基础上应与整个生产流水线相配合，具体要求如下：
　　1)淬火效率不应低于每分钟3根，以适应整个流水线的生产速率：
　　2)能够适应不同规格的油管：
　　3)淬火过程全自动控制，以减少人为因素的影响，保证工艺参数的准确、稳定；
　　4)操作简便、对环境要求低，螺纹带油、水不影响淬火质量。
　　在上述分析的基础上，自行设计、制作了可编程数控油管螺纹淬火装置，其构成示意如图1所示。主机选用16KW的高频感应加热电源，频率范围为20—300KHz，保证了加热速率和加热深度的要求范围；可编程计算机控制系统的应用，不仅实现了淬火过程的全自动控制，而且还为灵活、准确地配置、调节工艺流程和参数提供了条件和便利。
　　根据前述淬火质量的要求和分析，经过反复调整试验，确定了淬火工艺流程和参数。虽然具体工艺会因油管而异，但将淬硬层的厚度控制在l毫米以下，可以作为满足前述综合质量要求的一个必要指标。为了确保这点，在试验生产线的条件下，感应圈与油管表面的距离应控制在7—9毫米，通过更换感应圈来适应不同直径的油管；冷却器与感应圈的距离保持在30—40毫米，冷却器设计为喷液式，通过对冷却液及其喷洒的调整，实现对不同材质油管的淬火冷却。

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