ブレーキハブのMn-V合金鋼の溶接性の分析

公開時間： 07 / 01 2021 著者：サイト編集者訪問：11047

多数の超深井戸掘削リグの開発と適用に伴い、掘削リグのリフトシステムの負荷はますます重くなり、ドローワークスブレーキシステムの安全性と安定性に対する要件はますます高まっています。通常、ドローワークスブレーキシステムはメインブレーキと補助ブレーキで構成されています。掘削リグや改修リグのドローワークスブレーキシステムのメインブレーキのキーフォースコンポーネントとして、ブレーキハブは厳しいストレス状態にあり、簡単に損傷します。例としてベルト式水冷ブレーキを取り上げます。掘削リグの操作中、ブレーキハブの表面温度はブレーキの終了から650°Cに達する可能性があります。内部循環水の作用により、ブレーキハブの温度が急激に低下し、交互に循環します。交互の熱ひずみの作用下で、ブレーキハブの材料は空孔の蓄積を通じて亀の亀裂を形成します。同時に、高温で硬度が低下し、摩擦対が互いに溶解しやすくなり、材料の酸化速度が増加するため、摩耗率が増加します。ブレーキハブは冷暖房状態で作動し、主な故障モードは熱疲労表面のひび割れと摩耗です。

超深井戸掘削の要件を満たすために、ドローワークスブレーキハブの過度の摩耗と熱疲労亀裂に対処するために多くの作業が行われてきました。一方では、技術革新により、材料の耐摩耗性が向上し、ブレーキハブの耐用年数が延長されます。例えば、ブレーキハブの耐摩耗性を向上させるために耐摩耗性材料の層をQ345Aマトリックスに表面溶接するか、代わりに鋳造構造を使用し、鍛造によってより緻密で微細で均一な構造が得られ、それによって改善されます。材料の耐摩耗性。一方、Cr-Mo鋼に希土類元素を添加してブレーキハブの耐摩耗性と熱強度を向上させ、ブレーキハブの耐用年数を延ばすなど、新しい耐摩耗性材料と複合材料を開発します。ただし、サーフェシング工法の生産効率は低く、通常はブレーキハブ装着後のサイズ補修としてのみ使用されます。ブレーキハブの鍛造には大規模なリング圧延装置が必要であり、加熱プロセスが増加するため、製造コストが増加します。 Cr-Mo鋼には貴金属が含まれているため、材料費が高くなります。したがって、ブレーキハブの耐用年数を延ばすために、新しいタイプの低コストで耐摩耗性の高い鋳造ブレーキハブ材料を開発することは、工学的に非常に重要です。

この記事で使用されているMn-V合金は、国内の石油機器会社が独自に開発した新素材です。優れた熱強度と耐摩耗性を備えており、過酷な作業条件下でのブレーキハブの使用要件を満たすことができます。優れた経済的利益。しかし、著者の調査と油田統計から、この材料の溶接継手は長期間の使用中に亀裂が発生しやすく、この材料の用途にある程度影響を与えることがわかりました。この記事では、材料の溶接性能を向上させるために、材料の溶接サンプルを分析します。

実験用テストボードは、アルカリ性フェノール樹脂の砂型鋳造で作られています。樹脂砂の割合は、樹脂1.6％、硬化剤0.4％、残りは砂です。砂は新しい砂と古い砂の混合物であり、新しい砂と古い砂の比率は1：3です。ライザーを切断した後、鋳造は1100℃で標準化されます。正規化保温時間は6時間です。正規化後、鋳造ブランクを530mm×180mm×25mmの60°Vの溝のあるテストプレートに機械加工し、GMAW多層マルチパス溶接にΦ1.2mmJQ•MG50-6溶接ワイヤを使用します。溶接前にサンプルを150°Cに予熱し、層間温度を300°Cを超えないように制御し、溶接後にゆっくりと冷却します。

ブレーキハブをMn-V鋼で溶接した後、接合部はある程度の焼入れ性があり、接合部に脆い亀裂が発生しやすくなります。溶接後、接合部を時効処理し、溶接接合部の塑性靭性を向上させ、第500相の強化と細粒強化により接合部の総合的な機械的性質を向上させます。 30°Cで560分間エージングすると、サンプルは715MPaの降伏強度と300MPaの引張強度で最高の機械的特性を獲得しました。熱影響部は接合部全体の弱いリンクであり、引張試験片はすべて溶接接合部の熱影響部で破壊します。溶接後のブレーキハブの時効処理により、接合部の塑性靭性が向上し、時効後に接合部が脆性破壊から延性破壊に変化します。時効温度が30℃を超え、時効時間がXNUMX分になると、塑性破壊として現れます。

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