浅谈我国石油机械热处理技术

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　　【摘要】目前金属热处理节能降耗已成为最重要的可持续发展技术目标之一。本文介绍了我国石油机械设备状况, 论述了现阶段石油机械制造业的热处理现状以及热处理技术发展趋势和对策。
　　【关键词】石油机械；热处理；挑战；对策
　　一、我国石油机械热处理技术概况
　　现代金属热处理技术的发展趋势是在3C（Cool 凉爽、Clean 干净、Calm 安静）条件下，实现3S（Sure 可靠、Safety 安全、Saving 节约）目标，即所谓“3C－3S”系统。因此，节能降耗已成为其最重要的可持续发展技术目标之一。石油机械涵盖了石油勘探、钻井、采油、输油等整个过程中使用的机械装备。石油机械的热处理技术发展基本上代表了我国机械制造过程中热处理技术的发展进程。具有典型的大件热处理特色。石油机械产品中热处理件的类型大致可分为:石油钻头、钻杆接头、钻机齿轮、转盘齿轮、钻机绞车、钻机链条、泥浆泵零件(液缸、缸套、阀体、底座、活塞杆等) ,钻探工具有吊环、吊卡、吊钳、公母锥、抽油泵、抽油杆、射孔枪、测试工具、工程车辆变速箱、采油树部件等。以电加热为主的周期炉、连续炉和常规箱式炉、大功率台车炉、深井式炉、真空热处理炉、离子渗氮炉、渗碳及碳氮共渗炉、大功率高频和中频感应加热设备及高、中、低温盐浴炉等,目前这些热处理设备运行状态良好,满足了各种工件不同的热处理技术要求。
　　二、我国石油机械制造行业热处理总的现状分析
　　1、相对落后的热处理加热设备
　　目前热处理加热设备能源主要是电,部分采用天然气、煤气;大约80 %的产品加热仍在氧化气氛中进行,表面氧化、脱碳情况严重,淬火表面裂纹倾向大,预留加工余量大,造成热处理质量不稳定。钻头、标准件等专业厂使用连续炉、保护气氛炉、周期作业炉生产,形成了一定规模的生产能力。
　　2、未受重视的冷却循环系统
　　多数热处理生产厂淬火冷却仍采用静置方式,缺乏对冷却系统建设足够的重视和足够投入,自动控制或强制冷却循环能力弱,介质使用过程中的温度、浓度、时间、循环方式等的控制仍是一个薄弱环节。
　　3、热处理产品质量检测与控制的不适应性
　　热处理后产品的性能等质量控制主要靠事后试棒检验和检测产品表面硬度确定。而热处理工艺参数设计只能按常规钢材牌号选择,首炉产品经试生产后修正工艺参数。当产品种类较多,材料成分变化时,造成返工率高,生产周期长,热处理成本大。
　　4、工人劳动强度大,设备使用寿命短
　　石油机械产品多数具有“多品种、小批量”的特点,周期式作业,工人劳动强度大,质量状况受人为因素影响较大,同炉不同件或不同部位的产品质量重复性差。人工抛扔式装出炉,造成热处理炉早期损坏。
　　三、我国石油机械热处理技术发展的对策
　　我国石油机械行业“重冷轻热”的现象及不少国有企业的热处理厂、点由于“小而全”生产任务不饱满,设备利用率低,不能实现满负荷运行,生产成本高,能耗大的现状,在全球一体化的市场上很难有竞争力和生存的空间。因此,要尽快转变观念,以地区主管部门或热处理行业组织牵头使热处理行业朝专业化、地区化的热处理中心发展。各地区或行业的专业热处理厂要结合自身优势和地区机械工业发展的要求,及早做出必要的调整和进行必要的技改,按照“有所为,有所不为”的原则,使各自的热处理厂逐步办成在某些方面具有技术领先特色的高水平的专业厂,增强对地区或周边机械行业服务的能力,实现优化工艺、满负荷运行的热处理专业化生产,以优良的热处理产品质量和较低成本、高效服务来立足国内石油机械市场,逐步走向世界热处理领域。
　　1、大力推广少无氧化热处理技术
　　首先要唤起石油机械企业对少无氧化热处理技术的认识和重视,特别是各级领导干部。要大力宣传少无氧化热处理具有节能、节约原材料、零件热处理质量稳定,无环境污染等优点。其次,要加大固定资产投资的力度,发展和推广先进的密封多用热处理炉、连续渗碳淬火炉、真空炉、油淬炉、高效清洗设备等热处理工艺装备,提高我国石油机械热处理的少无氧化加热生产比重。
　　2、加快发展先进的精密和清洁热处理技术
　　所谓先进的热处理技术,就是一个高新技术群。是计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术与传统热处理技术结合形成的一系列优质、高效、低耗、清洁、灵活热处理技术的总称。目前对我国热处理产业有代表意义的先进热处理新技术包括: ①可控气氛热处理; ②真空热处理;③感应热处理; ④高能密度热处理(激光束、电子束等) ; ⑤表面功能性覆层技术; ⑥淬火冷却技术; ⑦热处理工艺计算机辅助设计; ⑧热处理生产统计过程控制; ⑨热处理清洁生产; ⑩气淬工艺摸索; lv热处理精益生产(少投入多产出、并行工程、准时化生产、多品种小批量) 。
　　3、积极研究和推广热处理节能技术
　　研究和推广各种节能热处理工艺,如碳素钢和低合金钢的零保温加热、亚温淬火、不均匀奥氏体加热淬火、真空高温渗碳、低压渗碳、铁素体状态下的化学热处理以及感应加热表面淬火代替整体加热淬火等,并开发应用各种节能热处理设备,推广陶瓷纤维耐火绝热材料和合理的筑炉方法、燃料的合理燃烧控制方法及废热多次利用、各种高效换热器等。
　　4、大力开发和推广计算机模拟仿真和控制技术(在大型石油机械零件热处理过程中的应用)
　　计算机在热处理过程中应用的范围非常广泛,需要开发和应用的项目有:各种热处理工艺过程和计算机模拟仿真,通过建立数据库,用可视化编程技术开发软件来实现加热速度、淬火过程、组织转变、应力状况、开裂倾向及预防、畸变规律、零件性能等的计算机仿真,为摸索工艺与组织性能、探求合理的热处理工艺以及减少产品废损率打下基础;设备方面可以运用计算机控制炉内气氛、温度变化、炉内碳势;计算机还可以用来在线控制数控仪表和装出炉工装,建立集散控制系统以实现热处理生产的机械化或自动化;冷却介质系统通过计算机来实现介质浓度的自动调整、介质温度的自动散热循环控制等。
　　5、加强人力资源的开发,稳定专业人才队伍面
　　人是生产力中最活跃的因素,在知识经济中,人才是创造财富的最缺少和最珍贵的资源,在激烈的市场竞争中,人赢则赢已为企业界共识。要使我国早日赶上世界先进工业国家,振兴我国的石油机械热处理产业,就必须依靠技术进步和提高劳动者素质,以及重视热处理人才的培养教育。发展热处理技术必须坚持以人为本,要通过普通教育、职业教育和继续教育等多种渠道提高热处理职工队伍的整体水平。当前特别要抓好热处理企业家、热处理技术专家、关键热处理岗位工人技师等3支队伍的建设;加强有关高新技术、先进热处理技术和管理知识培训和学习,为逐步全面提高我国石油机械行业职工队伍素质打下基础,更好地适应WTO 的挑战,巩固我国石油机械热处理的成果,振兴民族工业,跨入国际竞争的大市场。
　　

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