世界首台3万吨多向模锻压裂泵缸体

2026年05月13日

世界首台3万吨多向模锻压裂泵缸体

自2020年以来,我公司投入了大量的人力、物力和财力,组建了一支由多位行业精英组成的项目团队。我们与美国哥伦比亚大学联合开发了3万吨级多向热模锻造工艺。


在原有的采用电渣重熔钢坯制造液压阀箱的工艺基础上,我们增加了一道多向热模锻造工序,该工序涉及水平和垂直方向的高压挤压。这使得液压阀箱能够在1200℃的高温下同时承受来自各个方向的3万吨压力,从而形成均匀致密的内部结构。


该液压阀箱成品已在中国石油、中国石化等企业投入使用,经验证,其运行时间比传统自由锻造工艺制造的阀箱提高了30%以上。



特点:

1. 在保证现有机械性能的前提下,压裂液压阀箱全截面硬度均匀性可稳定控制在HB15以内,相比目前市场标准硬度范围为HB300至HB350,

我公司产品硬度均匀性提升数倍,显著延长了液压阀箱的使用寿命。

2. 压裂液压阀箱上的十字形孔是在3万吨精密挤压工艺中形成的。柱塞孔、吸入孔和排出口区域的金属流线沿阀箱内部轮廓分布,


显著增强了其机械性能。

3. 热处理过程中保留了阀箱的淬火层,确保其工作面始终位于淬火层内,显著提高了其抗冲击性和抗腐蚀性。

4-我公司液压阀箱不再对非工作面进行加工,保留了锻造和热处理表面,大大缩短了加工时间。采用这种新型高压多向模锻工艺制造的液压阀箱,其机械性能在各位置基本均匀致密,硬度均匀性可控制在HRB20以内。十字孔位置的硬度均匀性(即最高硬度值与最低硬度值之差)可控制在HRB15以内。

金属晶粒尺寸可达8级,金属流线沿十字孔方向分布。十字孔位置的性能更佳,组织更致密。



传统自由锻造工艺液压阀箱寿命不稳定的原因


1.液压阀箱坯体芯部气孔导致疲劳裂纹。一些液压阀箱生产厂家为了降低生产成本,直接采用钢锭进行自由锻造,生产坯体。经热处理后,坯体再进行机加工制成成品。在冷却过程中,钢锭外层先冷却凝固,而内层冷却收缩时,由于缺乏熔融钢水进行补偿,芯部淬火不充分,导致内外收缩比例不一致,从而产生气孔。自由锻造工艺无法彻底解决液压阀箱坯体芯部气孔问题,使得十字孔位置成为液压阀箱最薄弱的环节。在高压液固混合相脉冲的作用下,十字孔位置容易产生疲劳裂纹。

2.机械性能的显著差异导致使用寿命缩短。采用电渣重熔坯料的液压阀箱制造商,其电渣重熔坯料内部结构更加致密,解决了液压阀箱坯料芯部气孔的问题。然而,自由锻造工艺也会导致机械性能的显著差异和使用寿命的缩短。首先,即使是同一制造商生产的同一批液压阀箱坯料,

锻造过程中的强度、速度、方向、温度和加热循环次数等加工参数也无法完全一致。其次,在开放式环境下,自上而下多次自由锻造通常采用两镦粗


三拉拔成形法,导致坯料在挤压过程中芯部受到各种冲击。

通过对传统自由锻造液压阀箱的结构分析可知,抗拉强度、屈服强度、冲击韧性、硬度等力学性能差异越小,液压阀箱的整体力学性能越好,内部十字形孔位排列的均匀性和紧凑性也越好。这是影响阀箱寿命的关键因素。


新技术与传统技术的产品性能比较

表现

新型高压多向模锻

传统自由锻造工艺

硬度

表面硬度采用布氏硬度测试进行测量,最高硬度值与最低硬度值之差≤HB20。

表面硬度采用布氏硬度测试进行测量,最高硬度值比最低硬度值大 HB50 以上。

十字形孔的硬度值最高和最低,两者相差≤HB15。

整个横截面硬度的最大值与最小值之差大于HB60。

金属流线

沿孔横向分布,加工过程中完全保留

沿六面体方向分布,在加工十字孔时全部被切除。

热处理

硬化层沿十字孔分布,加工后完全保留。

硬化层仅在表面,交叉孔位置的淬透性差,微观结构分布不均匀,力学性能差。

 

冲击波

冲击值比传统方法高约20焦耳。

影响值较低


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