L'analyse de la soudabilité de l'acier allié Mn-V pour le moyeu de frein

Avec le développement et l'application d'un grand nombre de plates-formes de forage de puits ultra-profonds, la charge du système de levage de la plate-forme de forage devient de plus en plus lourde et les exigences en matière de sécurité et de stabilité du système de freinage des treuils sont de plus en plus élevées. Habituellement, le système de freinage de tirage est composé d'un frein principal et d'un frein auxiliaire. En tant que composant de force clé du frein principal du système de freinage des appareils de forage et des plates-formes de reconditionnement, les moyeux de frein sont soumis à des conditions de contrainte sévères et sont facilement endommagés. Prenons l'exemple des freins refroidis par eau à courroie. Lors du fonctionnement de l'engin de forage, la température de surface du moyeu de frein peut atteindre 650°C dès la fin du freinage. Sous l'action de l'eau en circulation interne, la température du moyeu de frein chute rapidement, qui alterne cycle. Sous l'action des contraintes thermiques alternées, la matière du moyeu de frein forme une fissure de tortue par accumulation de vides ; dans le même temps, la dureté diminue à haute température, les paires de friction se dissolvent facilement et le taux d'oxydation du matériau augmente, augmentant ainsi le taux d'usure. Le moyeu de frein fonctionne dans des conditions froides et chauffées, et les principaux modes de défaillance sont la fissuration et l'usure de la surface par fatigue thermique.

Afin de répondre aux exigences du forage de puits ultra-profonds, de nombreux travaux ont été effectués pour faire face à l'usure excessive et à la fissuration par fatigue thermique du moyeu de frein des treuils. D'une part, grâce à l'innovation technologique, la résistance à l'usure du matériau est améliorée et la durée de vie du moyeu de frein est prolongée. Par exemple, une couche de matériau résistant à l'usure est soudée en surface sur la matrice Q345A pour améliorer la résistance à l'usure du moyeu de frein, ou une structure coulée est utilisée à la place, et une structure plus dense, plus fine et uniforme est obtenue par forgeage, améliorant ainsi la résistance à l'usure du matériau. D'autre part, développer de nouveaux matériaux résistants à l'usure et des matériaux composites, tels que l'ajout de terres rares à l'acier Cr-Mo pour améliorer la résistance à l'usure et la résistance thermique du moyeu de frein, et augmenter la durée de vie du moyeu de frein. Cependant, l'efficacité de production de la méthode de surfaçage est faible et elle n'est généralement utilisée que comme réparation de taille après l'usure du moyeu de frein; le forgeage du moyeu de frein nécessite un équipement de roulage annulaire à grande échelle, et le processus de chauffage est augmenté, ce qui augmente le coût de production; L'acier Cr-Mo contient des métaux précieux, ce qui augmente les coûts des matériaux. Par conséquent, il est d'une grande importance technique de développer un nouveau type de matériau de moyeu de frein coulé à faible coût et très résistant à l'usure pour prolonger la durée de vie du moyeu de frein.

L'alliage Mn-V utilisé dans cet article est un nouveau matériau développé indépendamment par une société nationale d'équipement pétrolier. Il a une bonne résistance thermique et une bonne résistance à l'usure, et peut répondre aux exigences d'utilisation de moyeux de frein dans des conditions de travail sévères. Bonnes retombées économiques. Cependant, grâce à l'enquête de l'auteur et aux statistiques des champs pétrolifères, il a été constaté que les joints soudés de ce matériau sont sujets à la fissuration lors d'une utilisation à long terme, ce qui affecte dans une certaine mesure l'application de ce matériau. Cet article analyse les échantillons de soudage du matériau afin d'améliorer les performances de soudage du matériau.

Le panneau d'essai expérimental est fait de moulage en sable de résine phénolique alcaline. La proportion de sable de résine est de 1.6% de résine, 0.4% d'agent de durcissement et le reste est du sable. Le sable est un mélange de sable neuf et de sable ancien, et le rapport sable neuf/sable ancien est de 1:3. Après avoir coupé le riser, la coulée est normalisée à 1100℃. La normalisation du temps de conservation de la chaleur est de 6h. Après normalisation, l'ébauche de coulée est usinée dans une plaque d'essai de 530 mm × 180 mm × 25 mm, avec une rainure en V de 60 °, et en utilisant du fil de soudage JQ•MG1.2-50 de Φ 6 mm pour le soudage multicouche multicouche GMAW. Préchauffer l'échantillon à 150°C avant le soudage, contrôler la température intercalaire pour ne pas dépasser 300°C et refroidir lentement après le soudage.

Une fois que le moyeu de frein est soudé avec de l'acier Mn-V, le joint présente un certain degré de trempabilité, ce qui peut facilement provoquer une fissuration fragile du joint. Après le soudage, le joint est traité avec un traitement de vieillissement, la ténacité plastique du joint soudé est améliorée et les propriétés mécaniques globales du joint sont améliorées grâce au renforcement de la deuxième phase et au renforcement à grain fin. Vieilli à 500°C pendant 30 minutes, l'échantillon a obtenu les meilleures propriétés mécaniques, avec une limite d'élasticité de 560MPa et une résistance à la traction de 715MPa. La zone affectée thermiquement est le maillon faible de l'ensemble du joint, et les éprouvettes de traction se rompent toutes dans la zone affectée thermiquement du joint soudé. Le traitement de vieillissement du moyeu de frein après soudage peut améliorer la ténacité plastique du joint, et le joint passera d'une fracture fragile à une fracture ductile après vieillissement. Lorsque la température de vieillissement dépasse 300°C et que le temps de vieillissement est de 30 minutes, cela se manifeste par une rupture plastique.

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