способ восстановления изношенных цилиндрических изделий

Формула изобретения

Способ восстановления изношенных цилиндрических изделий, включающий механическую обработку, науглероживание внутренней поверхности изделий, термическую обработку и гальваническое хромирование, отличающийся тем, что после механической обработки проводят железнение внутренней поверхности изделий и науглероживание железного слоя, а термическую обработку изделий осуществляют с изотермической выдержкой при температуре образования крупнопластинчатого перлита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки стальных изделий и может быть использовано при восстановлении изношенных поверхностей цилиндрических изделий, в том числе ответственного назначения, в частности, цилиндров штанговых глубинных насосов.

Известен способ восстановления размеров цилиндрических изделий, включающий механическую, химическую обработку и железнение внутренней поверхности (М.Б.Черкез. Хромирование и железнение. - М.: Машгиз, 1961, с.64-81).

Недостатком известного способа является низкая прочность железного слоя, наносимого на внутреннюю поверхность изделия электролитическим путем.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является "Способ обработки цилиндрических изделий" (патент РФ №2196191, С 23 F 17/00, С 23 С 28/00, 8/22, опубл. 10.01.2003), включающий механическую обработку внутренней поверхности, науглероживание в газовой атмосфере, термическую обработку с получением трооститной структуры и гальваническое хромирование.

Недостатком данного способа является невозможность восстановления геометрических размеров внутренней поверхности изделий из-за необходимости нанесения хромового покрытия большой толщины (более 0,3 мм), при которой покрытие становится пористым, имеет неудовлетворительное сцепление с основным металлом и склонно к скалыванию.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в восстановлении геометрических параметров внутренней поверхности изношенных цилиндрических изделий, в повышении прочности и обеспечении заданного класса чистоты поверхности.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе восстановления изношенных цилиндрических изделий, включающем механическую обработку, науглероживание внутренней поверхности изделий, термическую обработку и гальваническое хромирование, согласно изобретению, после механической обработки проводят железнение внутренней поверхности изделий и науглероживание железного слоя, а термическую обработку изделий осуществляют с изотермической выдержкой при температуре образования крупнопластинчатого перлита.

Для осуществления предлагаемого способа изношенную внутреннюю поверхность цилиндрических изделий сначала подвергают механической обработке - производят, например, растачивание внутренней поверхности изделия по всей длине для выравнивания величины внутреннего диаметра. Затем для получения необходимого внутреннего диаметра изделия производят железнение внутренней поверхности электролитическим методом и упрочнение образовавшегося (полученного) железного слоя способом газовой цементации. Термическую обработку изделий осуществляют с изотермической выдержкой при температуре распада аустенита на крупнопластинчатый перлит. После охлаждения до комнатной температуры внутреннюю поверхность подвергают черновой механической обработке до получения заданных геометрических размеров. Крупнопластинчатая перлитная структура внутреннего слоя обеспечивает условия легкой механической обработки. Последующая закалка и отпуск обеспечивают получение необходимых механических свойств слоя. Термообработанные цилиндры подвергают механической обработке с целью получения заданных размеров внутреннего диаметра изделий и необходимой чистоты поверхности. Хромирование осуществляют электролитическим путем. Хромированные цилиндры подвергают чистовой механической обработке, например, хонингованию.

Способ реализован следующим образом.

В результате износа внутренней поверхности цилиндра штангового глубинного насоса, внутренний диаметр увеличился с номинального размера 44,45 мм до 45,22 мм.

Для восстановления размера внутреннего диаметра, необходимой твердости и чистоты поверхности внутреннюю поверхность растачивают до 45,55 мм по диаметру и подвергают электролитическому железнению на толщину слоя 0,15 мм.

Железненную поверхность цилиндра подвергают высокотемпературному науглероживанию, например, в среде природного газа, охлаждению до температуры 710-730°С и изотермической выдержке. Эти условия обеспечивают получение крупнопластинчатого перлита поверхностного слоя и, следовательно, его легкую и качественную механическую обработку при растачивании внутренней поверхности на заданный размер 44,57-44,60 мм. После закалки и отпуска производят чистовую механическую обработку до получения внутреннего диаметра 44,62-44,65 мм.

На обработанную поверхность электролитическим путем наносят слой хрома толщиной 0,10-0,12 мм. Чистовой механической обработкой, например, хонингованием достигается получение заданного внутреннего диаметра 44,45-44,50 мм и шероховатости поверхности не более 0,25 мкм.

При реализации заявленного способа были восстановлены изношенные цилиндры глубинных штанговых насосов размерами: наружный диаметр 57,15 мм; внутренний - 44,45 мм. При этом были достигнуты высокие эксплуатационные параметры цилиндров.

Использование предложенного способа восстановления изношенных цилиндрических изделий позволяет реставрировать геометрические размеры внутренней поверхности, повысить прочность и обеспечить заданный класс чистоты поверхности до уровня исходных значений, это обеспечивает их надежность и работоспособность при эксплуатации в ответственных условиях, в т.ч. в нефтедобывающей промышленности.