原创《高压活动弯头体失效分析与延长寿命的措施》：本论文可用于高压论文范文参考下载，高压相关论文写作参考研究。
摘 要：针对高压活动弯头体频繁失效和使用寿命缩短的问题,通过深入分析,找到了失效主要原因,并在此基础上提出了新的成型工艺,经过新工艺的实施与评估,表明了该工艺能有效降低高压活动弯头体的失效几率,延长高压活动弯头体的使用寿命,降低石油输送类企业的运营成本.
关键词：失效原因；磨削夹具；砂轮修正
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.040
1 引言
高压活动弯头由高压活动弯头体（以下简称弯头体）、弯接头和由壬等组成,是油气输送设备上的重要配件,具有输送流体畅,密封性能好,承受载荷大等特点,可在多个方向上旋转定位,其主要材料是35CrMo等合金结构钢.随着我国石油输送类产业的快速发展,高压活动弯头的需求量也越来越大,由于高压活动弯头工作环境非常恶劣,长期承受高压流体的冲击,因此经常会出现弯头磨损、断裂甚至弯头体“卡死”等失效现象,使用寿命往往不达标[1].针对以上问题,主要采用“进口”替代“国产”的办法来解决,但进口弯头昂贵,不利于大规模推广,而国产高压活动弯头虽然具有优势,但使用寿命却不稳定,为了维持企业的正常运转,只能频繁更换高压活动弯头,致使企业的运营成本长期居高不下,为了解决高压活动弯头使用寿命不稳定的问题,部分企业采用了增加高压活动弯头壁厚的制造工艺,但由此也造成了高压活动弯头过于笨重和成本上升的新问题,因此亟需探索一种新的工艺方案,在延长高压活动弯头使用寿命的同时降低其生产成本.
由于弯头体是高压活动弯头中承受载荷最大、工艺最复杂的零件,也是最容易失效的零件,因此延长弯头体的使用寿命是解决高压活动弯头使用寿命的关键.
2 高压活动弯头体失效分析
2.1 弯头体的结构
高压活动弯头体的结构如图1所示,其圆弧管道是由直管煨弯所形成的,主要目的是提高流体流动的顺畅性以及减缓流体对管道的冲击,实现弯头体使用寿命的延长,弯头体整体呈对称结构,两端各设有一个接头,接头内部设有轴向距离为18 mm的两个滚道槽,滚道槽顶部设有一个φ8的通孔,滚珠经该通孔被压入到滚道槽中,通过滚珠将弯头体两个端面与两个弯接头分别连接起来,这样既实现了管道连接又能使两者相对转动,为管道的安装提供很大的便利,此外为了提高高压活动弯头的密封性,在弯头体内部端面上设置一个密封圈,用以保障高壓活动弯头体在高压流体的持续冲击下不泄漏.
2.2 弯头体失效的原因
国产弯头体失效的主要因素有两个,一是弯头体长期承受高压流体颗粒的冲击,当管道内部硬度和耐磨性不足时,容易造成弯头体破裂损坏,尤其是在圆弧管道内壁处,此处承受的冲击载荷最大,因此也最容易出现问题[2].二是由于工艺原因,弯头体和弯接头连接处的滚道槽加工精度、硬度和耐磨性往往不满足使用要求,滚道槽在高压流体颗粒的长期冲刷下,很容易钻进一些流体颗粒,在流体颗粒的反复作用下,滚道槽就会出现 “卡死”的现象.而要解决上述问题,一方面需要提高弯头体管道内壁包括滚道槽的硬度和耐磨性,另一方面则需要提高滚道槽的加工精度,以降低表面粗糙度,减少使用过程中的磨损,从而避免出现上述问题[3].
3 弯头体成型工艺的设计与实施
3.1 弯头体成型工艺的设计
原有的成型工艺如图2所示,坯料经锻造后先进行正火处理,使晶粒得到细化,硬度得到调整,再对其进行内孔钻削与外表面车削加工,接着对其进行煨弯,使弯头体的外部形状基本成型,然后对其进行调质处理,以增强弯头体的综合力学性能,最后对其端部进行车削加工（包括端面、内孔和滚道槽）.
原工艺在实施后经检验,基本满足了使用要求,但因管道内壁硬度和耐磨性不够,弯头体在使用过程中会经常出现破损现象,此外滚道槽的加工精度、硬度和耐磨性问题也比较突出,因此工艺改进的落脚点是延长弯头体的使用寿命,这就要求既要满足管道内壁尤其是圆弧内孔处的硬度和耐磨性要求,同时又要保证弯头体的韧性、抗冲击性等综合力学性能在使用时不降低.而要达到上述目的,就必须在原有车削工艺之后增加内表面高频淬火工艺,以提高弯头体内表面的硬度和耐磨性,同时保持心部良好的韧性和抗冲击性,但此工艺实施后也会带来滚道槽硬度过高的问题,不利于滚道槽的车削精加工（由于滚道槽精度和粗糙度要求很高,因此在内表面高频淬火之后还需进一步加工）,因此还需增加一道磨削工序,以提高滚道槽加工精度,降低表面粗糙度,延长弯头体的使用寿命[4].改进后的新成型工艺如图3所示.
3.2 弯头体成型工艺的实施
考虑到弯头体外形的特殊性,为了保障滚道槽的磨削质量,专门设计了磨削夹具和砂轮修整器,修整器的结构如图4所示.磨削夹具用于弯头体的装夹,并按定位要求,安装在M250磨床上.砂轮修整器用于将砂轮外圆磨削成与滚道槽匹配的形状,并保证其精度符合使用要求.因弯头体端部经过煨弯,因此其外圆和端面不便于定位,可在弯头体端部加工一个止口,止口的结构如图5所示,以止口的轴线作为滚道槽的工艺基准,以止口的端面作为管道的轴向定位基准,这样既便于磨削装夹,也保障了弯头体的磨削质量.
4 结语
弯头体新成型工艺通过在企业的实际应用和评估,证明该工艺能有效地延长高压活动弯头体的使用寿命,显著降低下游企业的运营成本,使企业的经济效益得到提高；不过从长远看,要进一步提高我国高压活动弯头体的使用寿命,一方面要积极引进国外先进的生产工艺和技术,坚持消化吸收和再创新,另一方面则必须重视基础材料方面研究,坚持走自主创新之路,这才是我国在该领域达到世界先进水平的必由之路.
参考文献：
[1]罗华权,王航,何跃等.压裂弯头失效原因分析[J].石油矿场机械,2016,45（06）：54-60.
[2]黄诗嵬.天然气集输管道弯头冲蚀磨损研究[D].西南石油大学,
2016.
[3]郑苏录,郑水法.管道弯头爆裂失效分析[J].管道技术与设备,
2012（02）：56-57.
[4]高万夫,郑雁军,崔立山等.管道弯头磨损特性的研究[J].石油化工高等学校学报,2003（04）：56-60.
基金项目：2016年度承德市科技计划自筹经费项目“提高高压活动弯头体使用寿命的工艺研究”（201606A107）.
作者简介：门超（1977-）,男,硕士,讲师,主要研究方向：机械设计制造及其自动化.
高压论文参考资料：
结论：高压活动弯头体失效分析与延长寿命的措施为大学硕士与本科高压毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写高压方面论文范文。
