淺談石油機械熱處理技術

馬鑰

摘 要：目前金屬熱處理節能降耗已成為最重要的可持續發展技術目標之一。本文介紹了我國石油機械設備狀況， 論述了現階段石油機械制造業的熱處現狀以及熱處理技術發展趨勢和對策，以鞏固我國石油機械熱處理的成果，振興民族工業，跨入國際競爭的大市場。

關鍵詞：石油機械；熱處理；挑戰；對策

一、我國石油機械熱處理技術概況

現代金屬熱處理技術的發展趨勢是在3C（Cool 涼爽、Clean 干凈、Calm 安靜）條件下，實現3S（Sure 可靠、Safety 安全、Saving 節約）目標，即所謂“3C-3S”系統。因此，節能降耗已成為其最重要的可持續發展技術目標之一。石油機械涵蓋了石油勘探、鉆井、采油、輸油等整個過程中使用的機械裝備。石油機械的熱處理技術發展基本上代表了我國機械制造過程中熱處理技術的發展進程。具有典型的大件熱處理特色。

二、我國石油機械制造行業熱處理總的現狀分析

（一）相對落后的熱處理加熱設備

目前熱處理加熱設備能源主要是電，部分采用天然氣、煤氣；大約80 %的產品加熱仍在氧化氣氛中進行，表面氧化、脫碳情況嚴重，淬火表面裂紋傾向大，預留加工余量大，造成熱處理質量不穩定。鉆頭、標準件等專業廠使用連續爐、保護氣氛爐、周期作業爐生產，形成了一定規模的生產能力。

（二）未受重視的冷卻循環系統

多數熱處理生產廠淬火冷卻仍采用靜置方式，缺乏對冷卻系統建設足夠的重視和足夠投入，自動控制或強制冷卻循環能力弱，介質使用過程中的溫度、濃度、時間、循環方式等的控制仍是一個薄弱環節。

（三）熱處理產品質量檢測與控制的不適應性

熱處理后產品的性能等質量控制主要靠事后試棒檢驗和檢測產品表面硬度確定。而熱處理工藝參數設計只能按常規鋼材牌號選擇，首爐產品經試生產后修正工藝參數。當產品種類較多，材料成分變化時，造成返工率高，生產周期長，熱處理成本大。

（四）工人勞動強度大，設備使用壽命短

石油機械產品多數具有“多品種、小批量”的特點，周期式作業，工人勞動強度大，質量狀況受人為因素影響較大，同爐不同件或不同部位的產品質量重復性差。人工拋扔式裝出爐，造成熱處理爐早期損壞。

三、我國石油機械熱處理技術發展的對策

我國石油機械行業“重冷輕熱”的現象及不少國有企業的熱處理廠、點由于“小而全”生產任務不飽滿，設備利用率低，不能實現滿負荷運行，生產成本高，能耗大的現狀，在全球一體化的市場上很難有競爭力和生存的空間。因此，要盡快轉變觀念，以地區主管部門或熱處理行業組織牽頭使熱處理行業朝專業化、地區化的熱處理中心發展。各地區或行業的專業熱處理廠要結合自身優勢和地區機械工業發展的要求，及早做出必要的調整和進行必要的技改，按照“有所為，有所不為”的原則，使各自的熱處理廠逐步辦成在某些方面具有技術領先特色的高水平的專業廠，逐步走向世界熱處理領域。

（一）大力推廣少無氧化熱處理技術

首先要喚起石油機械企業對少無氧化熱處理技術的認識和重視，特別是各級領導干部。要大力宣傳少無氧化熱處理具有節能、節約原材料、零件熱處理質量穩定，無環境污染等優點。其次，要加大固定資產投資的力度，發展和推廣先進的密封多用熱處理爐、連續滲碳淬火爐、真空爐、油淬爐、高效清洗設備等熱處理工藝裝備，提高我國石油機械熱處理的少無氧化加熱生產比重。

（二）加快發展先進的精密和清潔熱處理技術

所謂先進的熱處理技術，就是一個高新技術群。是計算機技術、信息技術、自動化技術、新材料技術、現代管理技術與傳統熱處理技術結合形成的一系列優質、高效、低耗、清潔、靈活熱處理技術的總稱。

（三）積極研究和推廣熱處理節能技術

研究和推廣各種節能熱處理工藝，如碳素鋼和低合金鋼的零保溫加熱、亞溫淬火、不均勻奧氏體加熱淬火、真空高溫滲碳、低壓滲碳、鐵素體狀態下的化學熱處理以及感應加熱表面淬火代替整體加熱淬火等，并開發應用各種節能熱處理設備，推廣陶瓷纖維耐火絕熱材料和合理的筑爐方法、燃料的合理燃燒控制方法及廢熱多次利用、各種高效換熱器等。

（四）大力開發和推廣計算機模擬仿真和控制技術（在大型石油機械零件熱處理過程中的應用）

計算機在熱處理過程中應用的范圍非常廣泛，需要開發和應用的項目有：各種熱處理工藝過程和計算機模擬仿真，通過建立數據庫，用可視化編程技術開發軟件來實現加熱速度、淬火過程、組織轉變、應力狀況、開裂傾向及預防、畸變規律、零件性能等的計算機仿真，為摸索工藝與組織性能、探求合理的熱處理工藝以及減少產品廢損率打下基礎；設備方面可以運用計算機控制爐內氣氛、溫度變化、爐內碳勢；計算機還可以用來在線控制數控儀表和裝出爐工裝，建立集散控制系統以實現熱處理生產的機械化或自動化；冷卻介質系統通過計算機來實現介質濃度的自動調整、介質溫度的自動散熱循環控制等。

（五）加強人力資源的開發，穩定專業人才隊伍面

人是生產力中最活躍的因素，在知識經濟中，人才是創造財富的最缺少和最珍貴的資源，在激烈的市場競爭中，人贏則贏已為企業界共識。要使我國早日趕上世界先進工業國家，振興我國的石油機械熱處理產業，就必須依靠技術進步和提高勞動者素質，以及重視熱處理人才的培養教育，鞏固我國石油機械熱處理的成果，振興民族工業，跨入國際競爭的大市場。

參考文獻：

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