CN2856059Y - 细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈 - Google Patents

Abstract

一种涉及石油机械领域的细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，包括两级冷却线圈(1)、排水管汇(2)、排水泵(3)、冷却水管汇(4)、冷却塔(5)、三级沉淀池(6)、供水泵(7)、进水管汇(8)，其特征在于：两级冷却线圈(1)通过排水管汇(2)与冷却塔(5)连通，冷却塔(5)与三级沉淀池(6)通过冷却水管汇(4)连通，三级沉淀池(6)通过进水管汇(8)与两级冷却线圈(1)连接，可以有效的解决中频淬火冷却变形问题，从而使石油机械的产品性能得到了大幅度的提升。

Description

细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈

技术领域

本实用新型涉及石油机械领域，具体地说，是抽油杆、油管等细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈。

背景技术

随着我国石油工业的不断发展，对石油机械的性能要求也越来越高，抽油杆、油管等细长棒、管类采用机械的性能在不断攀升。国内众多石油机械生产厂家近几年来纷纷采用调质工艺提升产品性能，中频淬火成为最优的工艺选择。在中频淬火生产工艺中，细长棒、管料在加热到相变温度以上后要进行喷水快速冷却，喷水线圈成为该生产工艺中非常重要的部分。目前国内中频行业和石油机械生产厂家在淬火冷却时普遍存在以下问题：

1、由于细长棒、管料淬火温度高，冷却速度快，且处于动态行进中，材料淬火变形量很大，无法达到标准技术要求。

2、部分技术能力雄厚的厂家为了保证淬火后的直线度要求，采用淬火后再校直的工艺，不仅增加了工序和操作成本，而且冷校直后材料表面存在压应力无法释放，影响疲劳性能。

3、为了解决该技术难题，国内的技术研究结果采用整体回火后热拉拔以保证直线度要求，但是热拉拔对端头部分的直线度改善不大，杆、管下井后存在扭矩和剪力，造成寿命缩短，而且容易发生生产事故。

由于以上原因，中频淬火的冷却问题成为行业技术难题，因此得出该领域技术不成熟的结论。由于还没有更有效的工艺技术手段，因此该技术目前还是石油机械热处理的主流生产工艺，它制约了产品性能的进一步提升。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，它可以有效的解决中频淬火冷却变形问题，从而使石油机械的产品性能得到了大幅度的提升。

本实用新型是这样实现的：包括两级冷却线圈1、排水管汇2、排水泵3、冷却水管汇4、冷却塔5、三级沉淀池6、供水泵7、进水管汇8，两级冷却线圈1通过排水管汇2与冷却塔5连通，冷却塔5与三级沉淀池6通过冷却水管汇4连通，三级沉淀池6通过进水管汇8与两级冷却线圈1连接。

两级冷却线圈1由二级喷水线圈11、护罩12、一级喷水线圈13组成，采用两级结构，一级喷水线圈13按45度方向倾斜出水，二级喷水线圈11按垂直轴线方向出水，一级喷水线圈13上装有护罩12。

排水管汇2上装有排水泵3。

进水管汇8上设有供水泵7。

本实用新型的优点在于：

通过对中频淬火喷水线圈的改进，使得抽油杆、油管等类型产品中频调质质量得到了明显的改善：

1、由于变形量小，无须另外增加校直工序，减少了工序操作成本和时间；

2、由于不在调质后校直，杆管表面不存在压应力，增加产品疲劳寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型两级防变形喷水线圈的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，两级冷却线圈1、排水管汇2、排水泵3、冷却水管汇4、冷却塔5、三级沉淀池6、供水泵7、进水管汇8组合成为全套独立的水循环系统。系统压力通过排水泵3、供水泵7闸门调节两级冷却线圈1。高温杆管料通过两级冷却线圈1中心进行冷却并控制变形量，两级冷却线圈1采用同一进水压力保持压力的平衡。淬火后工件金相组织和变形量都得到了严格的控制。

如图2所示，中频淬火两级防变形喷水线圈采用一级喷水线圈13以45度倾斜出水，二级喷水线圈11采用垂直轴线出水的方式，使得工件冷却变形量在一级冷却时按预定目标变形，二级冷却后恢复。

工作原理

①、采用两级喷水线圈，其中一级喷水为主淬火线圈，主要将高温物料冷却到相变温度以下，保证金相组织转变。这一过程发生了一定的变形量。二级喷水线圈采用与一级变形量相反的冷却方式使物料进行反变形，恢复到原始状态直线度。

②、由于两级变形是在不同温度差下进行的，因此变形量相差很大，为了能够使其变形量完全相等，采用一级主喷水线圈喷水角度预设在保证冷却量的同时控制变形量在一定范围，这种范围使其在任何状态下都与二级线圈变相量相等。

③、两级线圈的变形量在角度预设好的情况下只与冷却水的压力有关，采用同一管线进水，确保压力相等，则无论工艺温度如何调整，淬火后杆体直线度与原始状态一致。

④、两级线圈采用双层筒式结构，内径保持相等，节流孔除角度外结构尺寸保持一致，使得出水压力、流速一致。

⑤、循环水采用大容量冷却塔装置，保持进水温度恒定，淬火过程中的氧化粉末采用三级过滤，避免堵塞喷水线圈出水孔。

3、主要特点

①、淬火后直线度保持不变；

②、金相组织转变完全，物料性能较好；

③、结构简单，成本低廉。

4、主要技术参数及指标(见表1)

       表1：主要技术参数及指标

项目名称	主要技术指标
		工件温度范围工件传输速度进水压力进水温度变形量误差	600℃-1200℃0.3-4.2m/min0.1-2MPa0℃--40℃≤1％

Claims (4)

1、细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，包括两级冷却线圈(1)、排水管汇(2)、排水泵(3)、冷却水管汇(4)、冷却塔(5)、三级沉淀池(6)、供水泵(7)、进水管汇(8)，其特征在于：两级冷却线圈(1)通过排水管汇(2)与冷却塔(5)连通，冷却塔(5)与三级沉淀池(6)通过冷却水管汇(4)连通，三级沉淀池(6)通过进水管汇(8)与两级冷却线圈(1)连接。

2、根据权利要求1所述的细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，其特征在于：两级冷却线圈(1)由二级喷水线圈(11)、护罩(12)、一级喷水线圈(13)组成，采用两级结构，一级喷水线圈(13)按45度方向倾斜出水，二级喷水线圈(11)按垂直轴线方向出水，一级喷水线圈(13)上装有护罩(12)。

3、根据权利要求1所述的细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，其特征在于：排水管汇(2)上装有排水泵(3)。

4、根据权利要求1所述的细长管金属材料中频淬火两级防变形喷水线圈，其特征在于：进水管汇(8)上设有供水泵(7)。