淺析抽油桿柱疲勞失效的熱處理因素

1、 淺析抽油桿柱疲勞失效的熱處理因素 抽油桿是石油開采三抽設備中不行或缺的關鍵部件，故其作用不容忽視，數(shù)量更是與日俱增。但在實際應用中，往往因抽油桿柱發(fā)生斷脫而影響石油開采效率和效益，其中熱處理質量對其疲憊失效有著較大影響。對此，本文對抽油桿柱疲憊失效的熱處理因素進行了分析，并就其掌握措施進行了探討。 在石油開采過程中，抽油桿時常會因失效而影響作業(yè)進度，增加經濟損失，其中疲憊、腐蝕、磨損是失效的常見形式。因此為進一步提高石油生產效率，改善提取原油的高效性，并削減不必要的資金支出，就必需對抽油桿柱疲憊失效的緣由加以分析，尤其是其熱處理因素，以此尋求有效措施實現(xiàn)抽油桿的高效耐用，進而促進石油開采穩(wěn)步

2、進行。 抽油桿柱疲憊失效的熱處理因素 為了解熱處理因素對抽油桿柱疲憊失效的作用機理，在此以某采油廠的抽油桿斷桿為例，結合其斷裂部位、服役期限、循環(huán)周次以及生產泵型、動液面高、沖程長度、下泵深度、抽油桿柱等級、數(shù)量等相關狀況，作了如下探究： 1.1.對斷桿荷載強度的分析 有時抽油桿柱承受荷載不對稱也會致使其消失疲憊失效，因此為進一步驗證熱處理因素對抽油桿柱疲憊失效的影響，有必要對其荷載強度進行分析。 1.2.對斷桿斷口狀況的分析 觀看抽油桿斷口宏觀形貌發(fā)覺，該斷口平齊，無明顯的輝紋特征和塑性變形；裂紋從外螺紋根部開頭，臺階明顯，且擴展方向與拉伸應力的最大方向保持垂直狀態(tài)；同時2/3的抽油桿截面均

3、為斷裂區(qū)，且其中結晶狀的剪切唇和放射區(qū)較為明顯，但并未觀測到纖維區(qū)，故該材料具有較差的韌性，并受到了較大的疲憊應力。隨后經特別處理后，對其微觀形貌也作了仔細觀看和分析，結果發(fā)覺，其裂紋起源、擴展區(qū)以及斷裂區(qū)均較為平整，而斷裂機理主要為混合斷裂機構，且伴有準解理的二次裂紋花樣，由此可以推斷，其的形成與氫脆、淬火不佳或回火過熱有關，進而導致鋼的韌性和塑性降低，而脆性得到了增加；同時位于螺紋根部的裂紋，應當是由過熱導致的，如此一來，其會明顯降低材料性能，并縮短其使用壽命，若遇到動荷載，其影響會更為凸顯。同時在對抽油桿斷裂位置截取了合適的金相試樣，經顯微鏡觀看后發(fā)覺，其組織相對粗大，為正火態(tài)的鐵素體與

4、珠光體，故韌性較差。此外還在其硬度檢測中得知，該抽油桿內外具有不勻稱的硬度。 由上可知，抽油桿柱的疲憊失效與熱處理因素關系較大，概括的講，主要是因熱處理過程中的過熱現(xiàn)象對材料的晶粒分布產生了影響，以致于弱化了桿柱的塑性和韌性，導致其外螺紋根部由于應力相對集中而產生疲憊裂紋，并經快速擴展后發(fā)生了準脆性疲憊斷裂失效。 抽油桿柱疲憊失效掌握方法分析 2.1.規(guī)范熱處理工藝 鑒于抽油桿柱的熱處理工藝對其材料性能影響較大，故應基于完善的熱處理制度規(guī)范工藝操作，以免因熱處理不當降低抽油桿柱的塑性、韌性和使用壽命。通常調質鋼在完成熱加工后，必需借助預備熱處理工藝降低其硬度，以消退組織缺陷，便于切削加工；然后

5、需要進行的是淬火與高溫回火等最終熱處理工藝，通常為防止消失熱處理缺陷，往往要求淬火具有較慢的冷卻速度，若其強度較高，則建議采納溫度較低的回火處理工藝。如在對40Cr合金鋼進行熱處理時，通常需要參考下述規(guī)范標準，退火工藝需要采納隨爐冷卻方式，加熱溫度和保溫時間相宜掌握在850和120mim左右；正火工藝需要采納空冷方式，加熱溫度和保溫時間相宜掌握在850和120mim左右；淬火工藝需要采納油冷方式，加熱溫度和保溫時間相宜掌握在850和80mim左右；而回火工藝則有低溫、中溫柔高溫之分，雖均采納空冷方式，但選用的詳細溫度和保溫時間不盡相同。完成熱處理操作后，我們應借助洛氏硬度結合金相觀看（制備-磨

6、光-機械拋光-顯露組織-顯微觀看），對熱處理后的材料性能進行測試。若存在缺陷，則要實行合理有效的熱處理修復工藝加以補救，以此最大程度的降低熱處理因素對抽油桿柱疲憊失效的影響。 2.2.注意科學使用和管理 抽油桿柱的疲憊失效掌握僅靠強化熱處理工藝管理是不夠的，究竟其在使用過程中還會受到其他因素的干擾，因此學會科學使用，加強日常管理也非常關鍵。這就要求我們合理分析其涵蓋動載力、靜載力、摩擦力在內的受力狀況，并依據(jù)有無初始裂紋狀態(tài)下的疲憊壽命計算公式合理估算抽油桿柱的理論壽命，在此基礎上實行針對性措施以期最大限度的避開抽油桿柱消失疲憊失效。如切實做大平安運輸、規(guī)范存儲，投入使用前認真清潔其接箍和螺紋，并施加肯定的預應力，以免其發(fā)生彎曲和腐蝕；針對具有肯定傾斜度的油井，建議采納連續(xù)桿，以便降低脫扣事故；若油井泵掛較深或腐蝕性較強，建議選用K級桿，并結合其抗疲憊的實際強度值加以優(yōu)化組合，以此使其更為平安穩(wěn)定，防止消失斷裂事故；同時建立完善的抽油桿柱修復和回收制度，并通過定期檢測性能、循環(huán)周次統(tǒng)計、服役條件分析、使用壽命估算等，予以準時修理和更換，以此降低因抽油桿疲憊失效帶來的不利影響。 總之，抽油桿柱消失疲憊失效在石油開采過程中時有發(fā)生，其中熱處理不當會影響其晶粒分布