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随着工业的发展,世界对石油、天然气等资源需求日益增加。在进一步开发的低渗油气田中,若结构复杂的地质中油气层与油气井之间的空隙不通畅,就会影响油气的产出,因此有必要改善油气层的结构。通过扩大延伸和疏通地层空隙来提高渗透能力,从而可提高油气产量。经多方面的研究与实践,发现压裂技术是达到此目的的现行最有效措施之一。实施压裂技术的设备主要由压裂机组组成,泵头体是压裂机组中极其关键的组成部件。泵头体工况环境恶劣,在没有达到使用寿命之前,有些泵头体出现裂纹。另外,机加工泵头体时有些部位尺寸超差。出现这些问题泵头体不能正常工作,因此泵头体再生技术研究尤为重要。 本文首先研究25Cr2Ni4MoV泵头体材质的热处理工艺及力学性能,以及调质高强钢的焊接工艺。其次具体分析25Cr2Ni4MoV调质钢的焊接性,包括焊接冷裂纹倾向,热裂纹倾向,热影响区的组织类型,粗晶区的脆化和热影响区的软化等。根据调质钢的焊接性制定试验焊接工艺参数:焊接材料、预热温度和层间温度、焊接热输入和焊后热处理等。再次用铁研试验分析不同预热温度对焊接冷裂纹的影响,以及产生冷裂纹的相关因素。最后模拟泵头体裂纹修复和尺寸超差修复分别进行对接焊接试验和堆焊试验,通过拉伸试验、冲击试验、显微组织分析和硬度试验,深入探讨不同工艺对组织和性能的影响。 由铁研试验可知25Cr2Ni4MoV调质钢预热在200℃以上时可以有效防止焊接冷裂纹的产生,冷裂纹的产生与粗晶区的粗大脆硬组织有关。裂纹启裂于焊缝根部坡口应力集中处,沿着熔合线扩展。大部分裂纹贯穿于熔合线,有少部分向焊缝扩展,且止于焊缝。 根据对接焊接试验和堆焊试验的研究,可以得出以下结论:使用CHE857CrNi焊条,预热225℃31h,层间温度保持在220±10℃,焊后立即250℃保温1h空冷的工艺最优,其中对接试样强度和韧性达到母材要求,堆焊试样强度和横向韧性达到要求,纵向韧性也只比母材小10%。 通过试验分析和实际泵头体的特性得出一种合理的焊接工艺,且应用于实际修复中,经检验发现修复效果良好。