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鉆桿是油田鉆井機(jī)械設(shè)備的重要零件，鉆桿由鉆桿接頭和管體焊接而成。鉆桿接頭材料為40CrMnMo鋼，調(diào)質(zhì)后硬度為285-319HBW(30-35HRC)。鉆桿工作中承受很大的扭矩和拉應(yīng)力，并承受強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊作用，因而要求工件強(qiáng)度高，韌性好，具有高的扭轉(zhuǎn)疲勞抗力和沖擊韌度，綜合力學(xué)性能好。因此，我們常用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備對(duì)其進(jìn)行熱處理以滿足其工作要求，其熱處理為920℃中頻感應(yīng)加熱淬火+650℃中頻感應(yīng)加熱回火。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于回火溫度偏低，回火時(shí)間不足,鉆桿在靠近接頭處斷裂，與焊縫中心距離約0.5-1.0mm?，F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，斷口部位附近存在殘存車(chē)削加工痕跡，加工較粗糙，斷裂面平整。
分析認(rèn)為，鉆桿接頭區(qū)域的帶狀組織是由于合金成分的不均勻性和碳化物沿鍛、軋方向分布造成的；接頭部位組織中的條狀馬氏體是由于母材帶狀組織中合金成分不均勻性造成。熱處理時(shí)，焊縫加熱至900-920℃，焊縫組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。在高速風(fēng)冷下，較高合金含量的奧氏體轉(zhuǎn)變成較高合金含量的馬氏體，較低合金含量的奧氏體轉(zhuǎn)變成較低合金含量的馬氏體。馬氏體是一種脆性相，焊縫部位存在馬氏體使該處的強(qiáng)韌性大大下降。當(dāng)焊縫部位附近存在表面損傷、切削刀痕或出現(xiàn)夾雜物等缺陷時(shí)，如果工件受到?jīng)_擊載荷和軸向拉應(yīng)力時(shí)，該處很易產(chǎn)生裂紋，并沿條狀馬氏體走向擴(kuò)展，導(dǎo)致鉆桿發(fā)生疲勞斷裂失效。
根據(jù)以上分析，提出工藝改進(jìn)措施如下：
(1)接頭件應(yīng)進(jìn)行反復(fù)鍛造或均勻化退火，消除帶狀組織缺陷。
(2)在采用中頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行淬火和回火時(shí)，我們應(yīng)改進(jìn)熱處理工藝，嚴(yán)格控制淬火加熱溫度及時(shí)間，保證回火溫度控制準(zhǔn)確和回火時(shí)間充分，防止回火溫度低和回火時(shí)間不足，消除條狀分布馬氏體，從而使回火后獲得均勻的回火索氏體。
鉆桿是鉆孔工具的一種，是連接鉆頭、用以傳遞動(dòng)力的桿件，其熱處理工藝對(duì)鉆桿的質(zhì)量有很大的影響。因此，掌握其熱處理工藝對(duì)工件來(lái)說(shuō)是重要的，掌握其缺陷的預(yù)防措施也是相當(dāng)重要的。今天，我們簡(jiǎn)單說(shuō)了斷裂缺陷的預(yù)防措施，希望大家會(huì)喜歡。
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