翻板油管锚锚片铁基合金强化层组织及耐磨性能

摘要

目的提高翻板锚锚片在螺杆泵采油管柱中的耐磨性,提高采油效率,降低作业成本。方法在45#钢基体上采用氧乙炔火焰喷焊技术制备了铁基合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度计和摩擦磨损试验机等设备,测试了涂层的硬度、微观组织形貌和耐磨性能,并与市面上翻板锚锚片刃口镶焊材料进行了摩擦系数、磨损失重等对比试验以及经济性分析。结果铁基合金层与基体之间呈冶金结合,其组织主要由初生碳化物Cr_3C_2和Cr_7C_3,硼化物Fe_2B、Cr_2B和CrB,以及共晶成分的基体γ-Fe(Ni,Cr,C,Si)、α-Fe、Fe_3C、(Fe,Cr)_7C_3、Fe_(23)(B,C)_6和Cr_(23)C_6组成。合金层表面硬度平均值为64.7HRC,比镶焊材料的表面硬度平均值高出50%左右。合金层摩擦系数稳定在0.6左右,相比镶焊材料降低了约17%。磨损失重实验后,合金层的磨损失重约为镶焊材料的2/3左右。经济性分析显示该强化工艺成本在6.8305元左右,与镶焊硬质合金材料的成本大致相当。结论喷焊铁基合金强化层后的翻板锚锚片在硬度、耐磨性等方面得到显著提高,寿命得到有效延长。该研究为翻板锚锚片的耐磨强化与修复提供了可靠的依据,同时也为采油工艺中其他关键易磨损零部件的表面强化提供了一定的理论和实践经验。