CN101216056A - 大行程低温伸缩液压缸制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液压缸制造技术，具体是一种大行程低温伸缩液压缸制造方法。大行程低温伸缩液压缸配套于在寒冷地区作业的石油钻机或修井机，用于套装井架的伸缩。本发明通过选用耐低温合金结构钢下料、机加工制成各零件、进行常规热处理、采用低温焊接工艺进行零件间焊接、零件间连接组装、在活塞的四道密封沟槽内分别装入耐低温的密封件等工艺方法实现了大行程低温伸缩液压缸制造。应用本发明方法制造的大行程低温伸缩液压缸具有良好的低温性能，缸筒、活塞杆的焊缝和热影响区的性能达到如下指标：σb≥410MPa、δs≥20％、Akv(－45℃)≥27J，能够满足低温(－45℃)情况下强度、韧性、刚度和伸缩性要求，工作安全可靠，具有良好的密封效果。
Description
技术领域
本发明涉及液压缸制造技术，特别涉及一种大行程低温伸缩液压缸制造方法。大行程低温伸缩液压缸配套于在寒冷地区作业的石油钻机或修井机，用于套装井架的伸缩。
背景技术
现有技术中，常规的井架伸缩用大行程伸缩液压缸只适用于环境温度为-18～40℃范围，若在低温(-45℃)情况下使用，液压缸就有可能漏油或断裂。原因有以下两方面：一方面，井架伸缩液压缸由于其缸筒、缸杆的材质及缸筒、缸杆的对接组焊工艺满足不了在低温(-45℃)情况下所要求的强度、韧性和伸缩性要求。另一方面，井架伸缩液压缸密封件的工作温度为-30～+100℃，若在-45℃环境温度下使用，由于松驰过程急剧减慢，硬度、模量和分子内摩擦增大，弹性显著降低，致使密封件的工作能力下降，造成液压缸泄漏。而大行程伸缩液压缸在井架伸出作业时长度达30米左右，使得更换液压缸密封件非常费时费工。因此，现有技术大行程伸缩液压缸应用于低温寒冷环境(-45℃)时存在诸多弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种大行程低温伸缩液压缸制造方法，使通过本方法制造的大行程低温伸缩液压缸，在低温(-45℃)环境下使用时能满足低温石油钻机或修井机的套装井架的正常伸缩，能够满足强度、韧性、刚度和伸缩性要求，工作安全可靠，具有良好的密封效果。
本发明采取的技术方案是：一种大行程低温伸缩液压缸制造方法，该大行程低温井架伸缩液压缸采用单作用活塞式，由活塞杆杆头、活塞杆、活塞杆杆底、活塞、缸筒、压盖、缸底、活塞与缸筒之间的密封件组成，缸筒由钢管状的加固外套与对接的钢管焊接构成，缸筒的两端分别连接有缸筒接头和连接法兰，活塞杆通过两个接头将钢管状杆筒焊接构成，活塞上有四道密封沟槽，分别装入耐磨带、组合密封、Yx密封件及O型密封圈，用于活塞与缸筒之间的密封，其特征在于，按以下方法制造：
(1)选用耐低温合金结构钢下料，机加工制成活塞杆杆头、活塞杆各件、活塞杆杆底、活塞、压盖、缸筒各件、缸底，工序间按正火+回火+亚温正火常规热处理工艺进行热处理；
(2)将钢管状的加固外套套在要对接的两段缸筒钢管对接处，使两段钢管接口对正贴合紧密，分别焊接加固外套与两段钢管，分别在缸筒两端焊接缸筒接头和连接法兰，缸筒成活；
(3)将活塞杆的两个接头分别与将要连接的钢管状杆筒焊接，两个接头之间通过螺纹轴和螺纹孔配合连接，将活塞杆杆头、活塞杆杆底分别与活塞杆的两端焊接，将活塞与活塞杆杆底用螺钉连接；
(4)将压盖与缸筒螺纹连接，缸底与缸筒螺钉连接；
(5)上述所有焊接采用以下低温焊接工艺焊接：
采用二氧化碳气体保护焊，选用气体保护焊低温电焊丝，焊接工艺参数是：焊丝直径：φ1.0～φ1.2mm，电流(A)：150～180，电弧电压(V)：21～26，焊接速度(mm/min)：100～200，极性：直流反接，采用焊前预热，预热温度(℃)：200～250，焊后保温1～4小时；
(6)将组焊并连接后的活塞杆杆头、活塞杆、活塞杆杆底、活塞装入缸筒内，在活塞的四道密封沟槽内分别装入耐磨带及耐低温丁腈橡胶改性材料制成的Yx密封件、O型密封圈及组合密封。
上述大行程低温伸缩液压缸制造方法中，所述耐低温合金结构钢为合金结构钢27SiMn及优质碳素钢35CrMo，活塞杆的对接杆筒及缸筒的对接钢管选用合金结构钢27SiMn冷拔精密无缝钢管，其余各机加工件选用优质碳素钢35CrMo；所述低温焊接工艺中，气体保护焊低温电焊丝选用国标型号为ER50-G气体保护焊电焊丝，焊丝直径：φ1.2mm，焊后保温2小时。
本发明采用低温材料制作大行程低温伸缩液压缸的各零件，经热处理后具有良好的低温韧性，经焊接后焊缝和热影响区具有良好的低温性能，缸筒、活塞杆的焊缝和热影响区的性能达到如下指标：σb≥410MPa、δs≥20％、Akv(-45℃)≥27J；在活塞的四道密封沟槽内分别装入耐低温的密封件，用于活塞与缸筒之间的密封，使用本发明方法制造的大行程低温伸缩液压缸能够满足低温(-45℃)情况下强度、韧性、刚度和伸缩性要求，工作安全可靠，具有良好的密封效果。
附图说明
图1是大行程低温伸缩液压缸的结构示意图。
图2是缸筒对接结构示意图。
图3是活塞杆对接结构示意图。
图4是缸体底部结构及活塞密封结构示意图。
具体实施方式
图1所示是为2000米橇装钻机两节套装井架伸缩配套的大行程低温伸缩液压缸结构示意图，对其要求有：使用于低温(-45℃)情况下，活塞行程长要求14.8米。大行程低温伸缩液压缸由活塞杆杆头1、活塞杆2、活塞杆杆底3、活塞4、缸筒5、压盖6、缸底7、放气塞8等组成。活塞杆杆头1和活塞杆杆底3分别插入用钢管对接制成的活塞杆2孔内并焊接成一体，活塞杆杆底3与活塞4用螺钉连接，活塞杆杆头1有一进出油口。缸筒5用耐低温冷拔精密无缝钢管对接制成。压盖6为带防尘圈的法兰螺纹连接端盖，与缸筒5螺纹连接，缸底7为带密封圈法兰端盖，用螺钉与缸筒5连接。
如图2所示，缸筒5由两段耐低温冷拔精密无缝钢管51和52对接组焊制成，通过钢管状的加固外套53套在钢管51和52接口处，并与钢管51和52焊接。在缸筒5的两端分别焊接有螺纹孔的接头54和连接法兰55，分别用于与图1所示的压盖6螺纹连接和与缸底7螺钉连接。
如图3所示，活塞杆2由两段杆筒21、22连接而成，杆筒21、22由耐低温冷拔精密无缝钢管制成，接头23一端是榫头，另一端是带螺纹的轴，接头24一端是榫头，另一端是带内螺纹的孔，接头23和24螺纹配合连接，接头23和24榫头一端分别插入杆筒21和杆筒22内并焊接。
如图4所示，是缸体底部结构及活塞密封结构示意图，活塞4与缸筒5之间的密封采用多级密封，在活塞上设计加工了四道密封沟槽，分别装入耐磨带41及耐低温的YX密封圈43、O型密封圈44、组合密封42密封件。
参看图1、图2、图3、图4，上述结构的大行程低温伸缩液压缸的制造方法如下：
(1)选用合金结构钢27SiMn及优质碳素钢35CrMo下料，机加工制成活塞杆杆头1、活塞杆2各件、活塞杆杆底3、活塞4、缸筒5各件、压盖6、缸底7，活塞杆2各组成件包括要连接的杆筒21、22和接头23、24，缸筒5各组成件包括加固外套53、要连接的钢管51、52、接头54、连接法兰55，其中活塞杆2的对接杆筒21、22及缸筒5的对接钢管51、52选用合金结构钢27SiMn冷拔精密无缝钢管，其余各部件选用优质碳素钢35CrMo。工序间进行常规的热处理，热处理工艺为：合金结构钢27SiMn为920℃正火、650℃回火、800℃亚温正火；优质碳素钢35CrMo为860℃淬火、650℃回火，790℃淬油、580℃回火。
(2)将钢管状的加固外套53套在要对接的两段钢管51和52的接口处，使两段钢管接口对正贴合紧密，分别焊接加固外套53与两段钢管51和52，分别在缸筒5两端焊接缸筒接头54和连接法兰55，缸筒5成活。
(3)将活塞杆2的两个接头23、24分别与要连接的杆筒21、22焊接，两个接头23、24之间通过其上螺纹轴和螺纹孔配合连接，将活塞杆杆头1、活塞杆杆底3分别与活塞杆2的两端焊接，将活塞4与活塞杆杆底3用螺钉连接。
(4)将压盖6与缸筒5螺纹连接，缸底7与缸筒5螺钉连接。
(5)上述所有焊接采用以下低温焊接工艺焊接：
采用二氧化碳气体保护焊，采用国标型号为ER50-G气体保护焊电焊丝。焊接工艺参数是：焊丝直径：φ1.2mm，电流(A)：150～180，电弧电压(V)：21～26，焊接速度(mm/min)：100～200，极性：直流反接。采用焊前预热，预热温度(℃)：200～250，焊后保温2小时。
(6)将组焊并连接后的活塞杆杆头1、活塞杆2、活塞杆杆底3、活塞4装入缸筒5内，在活塞4的四道密封沟槽内分别装入耐磨带41及耐低温(-45℃)的丁腈橡胶改性材料制成的Yx密封件43、O型密封圈44及组合密封42。
Claims (2)
1.一种大行程低温伸缩液压缸制造方法，该大行程低温井架伸缩液压缸采用单作用活塞式，由活塞杆杆头、活塞杆、活塞杆杆底、活塞、缸筒、压盖、缸底、活塞与缸筒之间的密封件组成，缸筒由钢管状的加固外套与对接的钢管焊接构成，缸筒的两端分别连接有缸筒接头和连接法兰，活塞杆通过两个接头将钢管状杆筒焊接构成，活塞上有四道密封沟槽，分别装入耐磨带、组合密封、Yx密封件及O型密封圈，用于活塞与缸筒之间的密封，其特征在于：按以下方法制造：
(1)选用耐低温合金结构钢下料，机加工制成活塞杆杆头、活塞杆各件、活塞杆杆底、活塞、压盖、缸筒各件、缸底，工序间按正火+回火+亚温正火常规热处理工艺进行热处理；
(2)将钢管状的加固外套套在要对接的两段钢管对接处，使两段钢管接口对正贴合紧密，分别焊接加固外套与两段钢管，分别在缸筒两端焊接缸筒接头和连接法兰，缸筒成活；
(3)将活塞杆的两个接头分别与将要连接的钢管状杆筒焊接，两个接头之间通过螺纹轴和螺纹孔配合连接，将活塞杆杆头、活塞杆杆底分别与活塞杆的两端焊接，将活塞与活塞杆杆底用螺钉连接；
(4)将压盖与缸筒螺纹连接，缸底与缸筒螺钉连接；
(5)上述所有焊接采用以下低温焊接工艺焊接：
采用二氧化碳气体保护焊，选用气体保护焊低温电焊丝，焊接工艺参数是：焊丝直径：φ1.0～φ1.2mm，电流(A)：150～180，电弧电压(V)：21～26，焊接速度(mm/min)：100～200，极性：直流反接，采用焊前预热，预热温度(℃)：200～250，焊后保温1～4小时；
(6)将组焊并连接后的活塞杆杆头、活塞杆、活塞杆杆底、活塞装入缸筒内，在活塞的四道密封沟槽内分别装入耐磨带及耐低温丁腈橡胶改性材料制成的Yx密封件、O型密封圈及组合密封。
2.如权利要求1所述大行程低温伸缩液压缸制造方法，其特征在于：所述耐低温合金结构钢为合金结构钢27SiMn及优质碳素钢35CrMo，活塞杆的对接杆筒及缸筒的对接钢管选用合金结构钢27SiMn冷拔精密无缝钢管，其余各机加工件选用优质碳素钢35CrMo；所述低温焊接工艺中，气体保护焊低温电焊丝选用国标型号为ER50-G气体保护焊电焊丝，焊丝直径：φ1.2mm，焊后保温2小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080709 |