安全閥放噴壓力不穩問題的分析

摘 要：F系列鉆井泵在生產和使用過程中，存在安全閥放噴壓力不穩定的問題，文章針對安全閥放噴壓力不穩定的問題進行了分析與討論，提出了通過控制剪切銷材質、穩定正火工藝及改變剪切銷加工流程來解決安全閥放噴壓力不穩定的問題。

關鍵詞：安全閥；剪切銷；放噴壓力

鉆井泵是鉆機的心臟，其安全性對整個鉆井過程尤為重要。然而鉆井泵在油田實際使用過程中，質量問題時有發生，困擾F系列鉆井泵的質量提升。安全閥作為鉆機泵的重要組成部件，放噴壓力不穩確也一直困擾著油田現場作業人員。為此文章以安全閥放噴壓力不穩定為研究對象，提出解決問題的方法。

安全閥是保障鉆井泵安全使用的關鍵部件，保證鉆井泵工作壓力不超過允許值，其結構如圖1所示。隨著國際、國內對鉆井泵安全問題越來越重視，安全閥放噴壓力不穩定也受到各油田用戶的重視，而且個別用戶的反應格外強烈。通過多年的努力，鉆井泵安全閥剪切板、接頭、閥體等零部件質量明顯提高。但安全閥放噴壓力不穩定這一問題始終未解決，其根本原因可歸結為剪切銷質量問題。

安全閥通過動力矩與阻力矩之間的不平衡引起阻力桿—剪切銷的斷裂，進而確保安全閥放噴壓力不超過給定值，力平衡方程如下：

2d2？子L阻=D2pL動？濁 （1）

式中：d為剪切銷直徑；D為活塞直徑；？子為剪切銷理論剪切強度；L阻為阻力臂長度，L阻=■；L動為動力臂長度；鉆井泵壓力為p；？濁為系統效率。當安全閥尺寸合格時，即d，D，L阻，L動為確定值時，決定放噴壓力的關鍵因素為剪切銷的實際剪切強度。

剪切銷的規定剪切強度為370±15MPa。可實際生產過程中，剪切銷的實際剪切強度難以達到要求，其主要原因為：材質的不穩定導致正火后剪切強度不穩定；正火工藝不合理，致使剪切銷的剪切強度在305-385MPa間波動。

為規避正火處理對材料剪切強度的影響，可通過改變剪切銷直徑來修正安全閥剪切銷的放噴壓力值。剪切銷直徑與放噴壓力之間的關系為：

？子=■ （2）

根據式（2）計算后得到剪切強度與剪切銷直徑關系如表1所示。

針對上述情況，要解決剪切銷放噴壓力問題應從以下幾方面進行：（1）剪切銷的剪切強度必須滿足同批次的材料在正火后剪切強度的范圍盡可能的小。按圖紙要求，剪切強度的誤差在±15Mpa范圍內，其放噴壓力的誤差在±4%范圍內。這樣完全可以滿足安全閥設計時應達到±10%誤差范圍的要求。（2）假如原材料正火后，通過剪切強度試驗未能達到370±15Mpa的要求，不必返修處理，可以通過調整剪切銷的直徑來保證安全閥的放噴壓力。

原材料經正火后，按照直徑？準6.50±0.011加工，由分廠送10件做剪切強度試驗，將試驗值做平均值，假如平均值為340Mpa，則剪切銷的實際加工直徑通過插值法按照？準6.78±0.011加工即可。采用該方法可：降低返修率，提高生產效率；減小正火對剪切銷實際放噴壓力的影響。

進一步而言，要使安全閥可靠性得到根本性的提高，其根本途徑為：有嚴格的熱處理制度，要保證正火后原材料性能的一致性，保證剪切銷的剪切強度誤差盡可能的小；熱處理工序必須有一套嚴格而細致的熱處理工藝，并形成制度；形成規范的原材料采購制度，保證原材料成份的一致性。

F系列鉆井泵的競爭越來越激烈，競爭的結果必然是質量的大比拼，質量是企業價值和尊嚴的起點，而質量取決于制造細節的控制，其改進永無止境，相信通過文章的分析與討論，液缸的滾壓質量及安全閥放噴壓力的準確性必將為F系列鉆井泵質量上臺階做出應有的貢獻。

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