抽油杆摩擦焊的失效分析综述.docVIP

1、论文名称、课题来源、选题依据 1-1论文名称： 抽油杆摩擦焊接头的组织与性能研究 1-2选题依据： 在石油制造行业，摩擦焊技术主要用于抽油杆、光杆、钻杆、高压阀体、蝶阀和地质取芯钻具的制造中。 摩擦焊是在构件加热接近熔化温度下的固相压力焊接。摩擦焊具有很多优点,如强度高、不存在熔化焊缺点、生产率高、节约能源,节约原材料及降低工人劳动强度等,因而得到广泛应用.良好的摩擦焊接头由于焊接时的锻造作用，虽然焊缝及近缝区的强度等于或高于母材。目前，保证焊缝的综合力学性能是当今摩擦焊接技术的研究热点。为了提高焊缝的韧性，近年来的研究主要集中在两个方面：一是控制母材的夹杂物含量；二是优化摩擦焊接过程的工艺参数。 摩擦焊工艺在国内外生产空心抽油杆和实心抽油杆的连接接头中已经得到了广泛应用。采用摩擦焊工艺将两端杆头焊在杆体上，摩擦焊工艺质量直接影响着接头的强韧性能和抽油杆的使用寿命。由于在生产中存在工艺稳定性差和经验不足的问题，不能很好地保证空心抽油杆摩擦焊接头的质量，以致使用中在接头处断裂事故时有发生，直接影响到抽油杆的使用寿命，造成极大的经济损失，也关系到油田生产的安全。 2、本课题国内外研究现状及发展趋势 2-1摩擦焊焊接石油钻杆主要有两种方式： 一种是接头和管体同材质，采用相同或不同的热处理工艺；另一种是接头与管体异种材质，异质摩擦焊接钻杆的接头采用低合金钢，而管体则采用普通碳素钢，或者接头采用高强度合金钢，而管体采用低合金钢。由于受力较大的螺丝接头部位采用比管体好的材料，而接头的质量仅占整根石油钻杆质量的4．5％，大大节省了材料，降低了石油钻杆的制造成本。 2-2国外抽油杆摩擦焊接 目前国外用于石油钻杆焊接的摩擦焊机主要有连续驱动和惯性两种形式，这两种类型的焊机基本实现了标准化和系列化，焊机的监控系统已广泛采用计算机监控。为强化焊接过程质量保证，除了时间控制、变形量控制、能量控制外，还发展了一些特殊过程控制技术，如摩擦扭矩和温度监控技术等。为了便于焊接生产过程的自动化，国外还研究了一系列相关技术及外围设备，如不同类型的去飞边装置或上下料装置、无损检验技术等。 专门用于石油钻杆焊接的连续驱动摩擦焊机最大顶锻力可以达3 500 kN，焊机可配备计算机控制系统，可储存不同规格石油钻杆的全套摩擦焊接工艺参数，焊接的石油钻杆经焊后热处理机械性能指标完全符合美国API(American Petroleum Institute，美国石油学会)标准。同样用于石油钻杆焊接的惯性摩擦焊机的最大顶锻力可达2 660 kN，最大可焊接尺寸为6 5／8″的S135 钢级水平的石油钻杆。与连续驱动摩擦焊机相比，惯性摩擦焊机的优点是控制参数少(只控制转动惯量和压力)，焊接热影响区狭窄。与连续驱动摩擦焊机一样，惯性摩擦焊机同样可以配备计算机控制系统，并可储存不同规格石油钻杆的全套摩擦焊接工艺参数、保存和打印工艺参数，同时可配备内焊缝冲切装置，焊接的石油钻杆经焊后热处理机械性能指标也完全符合美国API标准。 2-3国内抽油杆摩擦焊接 与国外石油钻杆生产的发展趋势一样，我国目前石油钻杆生产制造广泛采用摩擦焊技术，但最初主要是应用于石油钻杆的焊接修复和小批量试生产。所谓修复，即是将在服役中损坏失效的接头切掉，重新焊上新接头修复后重新使用[10]。1972 年，哈尔滨焊接研究所与太原重机厂共同研制了我国第一台120 t 大型石油钻杆专用摩擦焊机，并于1978 年在大港油田用于石油钻杆焊接，这项成果很快在全国各油田钻杆的修复生产中得到了普遍应用，取代了原来的闪光焊修复石油钻杆工艺。自20 世纪80 年代开始，我国的钻杆焊接虽已进入摩擦焊时代，但由于当时摩擦焊机受技术条件的限制，存在着焊接吨位低、自动化水平低以及焊接工艺经验缺乏等问题，从而造成了生产稳定性差，存在焊接裂纹、未熔合、摩擦焊灰斑、流痕断口等焊接缺陷[11－13]。随着自动化技术的发展以及液压元件性能的提高，大吨位的摩擦焊机不断被开发出来，同时各种高强材料摩擦焊接工艺参数不断试验成功，摩擦焊工艺经验也愈加丰富，摩擦焊作为先进的固态焊接技术在石油钻杆制造中的应用逐渐推广开来。目前，哈尔滨焊接研究所开发的130 t 摩擦焊机在国内大庆油田、胜利油田、辽河油田、大港油田等各大油田石油钻杆生产企业中得到了广泛的应用，经济效益可观。 3、论文预期成果的理论意义和应用价值 论文主要通过抽油杆摩擦焊接头的失效分析，以及不同的摩擦焊焊后热处理对抽油杆组织和性能的影响,分析抽油杆摩擦焊接头产生失效的原因，得出结论，并且提出可行的建议，从而减少油田上由于抽油杆失效而带来的不必要的经济损失。 4、设计的过程 1~4周：查阅与课题相关的科技文献（文献数量要求30篇左右），并撰写文献综述和开题报告，并填写好毕业论文手册中的任务书。 5~