石油机械热处理技术

摘 要石油机械热处理技术基本代表了我国机械制造热处理技术的发展进程,近些年来发展迅速,已成为世界石油机械制造大国.本文主要介绍石油机械制造热处理技术的概况,分析目前我国热处理技术中存在的问题并提出解决方案.

关 键 词热处理；石油机械设备；WTO；激光

中图分类号TG15文献标识码A文章编号1674-6708（2014）119-0204-02

由于石油开发与制造属于大型开采工程,需要承载恶劣的自然环境条件,这一特殊的工作环境则要求石油机械设备必须具有耐高温、耐低温、防腐化等特点,因此对于石油机械设备的主要零部件需要进行热处理及防腐、强化等处理,以保证石油机械设备能够长期、高效、安全的进行作业.

1石油机械制造行业热处理技术简介

石油机械行业设计领域广、技术性要求高,且产品种类较为繁多,主要有石油钻井设备、海上油气田开发设备、油气运输设备、油气加工厂设备及其他开采工具与配件设备,由于其特殊的工作环境,热处理俨然以成为石油机械设备生产过程的重要工序,是提高材料工作效率、保证机械设备质量、节约原材料的重要方式,在石油机械设备生产中发挥着重要的作用.

随着我国“十五”计划以来,我国石油机械热处理技术得到了飞速的发展,为适应石油机械制造企业的国际化生产与需求的要求,我国各大企业在热处理技术上均有了很大的进步.据相关数据显示,我国近6年在石油机械热处理上的总投资超过5亿元,大量引进国外先进技术与设备,现已成为世界石油机械制造大国.世界目前采用的先进热处理技术主要有以下几种：

1.1少无氧化热处理技术

众所周知,氧化处理容易破坏金属的质量、降低使用寿命,少无氧化热处理技术主要包括可控气氛热处理与真空热处理,即将加工材料放置于保护气氛或真空的加热炉中进行热处理,并在无氧条件下进行冷却,整个过程避开氧气、水分、及一氧化碳、二氧化碳气体,避免氧化脱碳,从而提高金属的硬度与设备的使用效率.

少无氧化热处理技术在先进的工业国家已达到80%的比重,在氧化气氛中的热处理明显减少,大大提高了石油机械产品的质量.

1.2低压渗碳热处理技术

对于低碳钢、低合金钢原件的热处理中,由于原材料中含有较少的碳元素在石油机械设备中无法达到高硬度的作业要求,因此采用低压渗碳热处理技术,即将原材料放置于含有活性渗碳介质中,将温度加热到900℃～950℃,持续相应的时间保证渗碳介质中分解的碳原子深入到钢件表层,从而达到增加钢件硬度与耐磨程度的工艺要求.

1.3激光热处理技术

激光热处理技术主要是利用高功率密度的激光光束对金属表面进行热处理,实属表面的相对硬化、表面合金化,产生用淬火无法达到的金属表面改性处理,从而实现设备的耐磨性能、耐腐蚀、抗氧化等功能,提高机械设备的使用寿命.

由于激光热处理技术具有加工时间段、加工性能好、表层处理结合性高等优点,解决了传统金属热处理技术无法实现的技术难度,因此被国内外石油机械制造专家所重视,已取得了迅速的发展.

除了采用单一的热处理技术外,我国目前采用的石油机械热处理技术开始朝着节能热处理与精密热处理技术方向发展,以实现计算机技术、信息技术、自动化技术与现代热处理技术相结合的方式,实现节能环保、功能强大的热处理系统.

2石油机械热处理技术中存在的问题

2.1石油机械热处理过程污染严重

热处理过程中需要排放废水、废气、废渣、油烟、噪音、电磁波等,其中还含有大量的有毒物质,如果直接排放势必会对生态环境造成严重的污染,近30年来世界各国在此方面吃尽了苦头,对自然生态已造成了不可修复的后果.

2.2加热设备与冷却系统技术的落后

目前我国采用的加热设备主要采用电、天然气、煤气,在热处理过程中仍处于氧化状态,使得金属表面氧化严重,出现脱碳现象,大大降低了机械设备的质量与使用寿命.而冷却处理系统仍采用静置处理,整个过程中在时间、温度、浓度的控制上出现被动,较为薄弱.

2.3劳动力强度大,没有实现自动化

石油机械设备产品批量少、品种多,因此多数机械制造厂自动化设备少,多采用人工作业,因此造成劳动力强度太大.在人工进行热处理过程中,由于作业员的人为因素易造成同件产品质量不同,在金属热处理过程由于人工的剧烈操作也会造成锅炉的损坏,甚至出现安全事故.

3石油机械热处理技术的发展对策

1）环境污染问题刻不容缓,我国应该及早贯彻国际环保标准并颁布相关法律法规,促使热处理工厂在生产过程中严格按照生产工艺书操作,并激发企业在热处理技术上的不断创新与发展,不仅帮助解决环保问题,同时是我国热处理企业立足于国际市场、提升企业竞争力；

2）大力推广少无氧化热处理技术,提高石油机械设备制造企业管理人员与专业人员对少无氧技术的重视,增加节能、节约、高质量、无污染优点及重要性的宣传力度.其次,引进并推广国外先进的热处理设备与冷却循环设备,增加我国少无氧化热处理的比重,提高我国石油机械设备的质量.

另外,我国应大力支持其他热处理新技术,例如高能密度热处理技术、表面功能性覆层技术、感应热处理技术等,同时普及机械生产企业热处理精艺生产、热处理生产统计过程控制等技术；

3）大力开发我国石油机械热处理设备在计算机模拟仿真与控制技术上的完美结合,增加系统自动化,通过计算机系统控制热处理过程中的温度、时间、碳势浓度等条件的控制,还可以通过自动化设备实现石油机械设备的自动化组装与生产.

4结论

随着我国在石油生产的难度增大,对石油机械设备的性能要求也逐渐提高,未来的作业难度也会越来越大,这对我国机械设备材料的热处理也会提出更高的挑战.因此,我国还用注重相关专业人才的培养,打造石油机械热处理技术相关专业的高端人才,为适用WTO环境下的挑战,将我国机械设备企业推向世界尖端.