本發(fā)明涉及一種微壓痕液壓鉗的卡瓦及包含該卡瓦的液壓鉗，適用于石油工程的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液壓動(dòng)力鉗為開(kāi)口型動(dòng)力鉗，是油田修井作業(yè)時(shí)用于上、卸抽油桿、油管、套管、隔熱管、鉆桿及類似管柱螺紋的機(jī)械化設(shè)備?，F(xiàn)有的動(dòng)力鉗主要由主鉗和背鉗組成，背鉗夾緊管柱接箍，主鉗夾緊管柱旋轉(zhuǎn)完成接管和卸管的工作?，F(xiàn)有動(dòng)力鉗的鉗口內(nèi)側(cè)的牙座上配裝的牙塊都有較硬的硬度和鋒利的牙尖，使得在接箍時(shí)能夠?qū)⒀缐K切入管柱從而卡緊防止油管墜井。每次操作以后，都會(huì)在管柱的外表面咬出一定深度的壓痕。多次使用以后，管柱的表面會(huì)出現(xiàn)損傷。由于油井中大量的二氧化碳和硫化氫的腐蝕，使得損傷的管柱表面被加速腐蝕，從而使其加速失效，大大增加了油氣田作業(yè)的成本、工作量和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。更有甚者，近年來(lái)隨著非金屬管柱在油田上使用的增多，使得無(wú)壓痕動(dòng)力鉗的需求越來(lái)越緊迫。

中國(guó)專利申請(qǐng)CN102061897A公開(kāi)了一種微損傷擰扣機(jī)主鉗鉗頭夾緊機(jī)構(gòu)，由鉗頭大齒輪、下顎板架、上顎板架、顎板、牙塊、滾輪、滾輪軸、復(fù)位彈簧、固定軸、固定軸套和制動(dòng)盤(pán)等組成，鉗頭大齒輪內(nèi)設(shè)有三個(gè)或三個(gè)以上的顎板，顎板上裝有滾輪軸、滾輪、牙塊和復(fù)位彈簧。該機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單、可靠的內(nèi)曲面滾子爬坡多顎板夾緊機(jī)構(gòu)，牙塊是由耐磨材料制成，并加大與管柱的接觸面積，起到夾緊管柱且不損傷管柱的作用，其經(jīng)濟(jì)效益可觀。中國(guó)專利申請(qǐng)CN102061898A公開(kāi)了一種微損傷擰扣機(jī)背鉗鉗頭夾緊機(jī)構(gòu)，其中公開(kāi)了類似的牙塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種微壓痕液壓鉗的卡瓦，通過(guò)本發(fā)明的制備方法制成的卡瓦片能夠滿足夾緊要求的同時(shí)，僅對(duì)管柱造成微小的損傷，因此很大地提高了油氣田作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性。

根據(jù)本發(fā)明的微壓痕液壓鉗的卡瓦，由合金鋼制成，合金鋼由以下重量份的組分組成：C 0.17-0.19％、Si 2.1-2.5％、Cr 1.4-1.7％、Mn 2.2-2.8％、W 1.3-1.5％、Ti 0.06-0.08％、Mo 0.08-0.1％、Sb 0.03-0.06％、S 0.022-0.025％、P 0.012-0.014％、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；

其處理工藝如下：

(1)將沖壓好的工件表面進(jìn)行清洗、拋光和脫脂處理；

(2)將預(yù)處理好的工件加熱到940-945℃進(jìn)行正火處理3小時(shí)，然后通入空氣在12分鐘內(nèi)冷卻至615-620℃，并使之保持該溫度1.5小時(shí)后空冷；

(3)在230℃下對(duì)滲碳爐進(jìn)行干燥處理2小時(shí)；

(4)在滲碳爐的底部放入滲碳劑，將工件放入滲碳爐中，工件的上部也放入滲碳劑，將滲碳爐中溫度升至660-662℃保溫5小時(shí)，進(jìn)行初滲；

(5)繼續(xù)升溫至810-815℃，保持2小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇；異丙醇的滴入量為10-12毫升/分鐘，碳勢(shì)為0.8％Cp；

(6)繼續(xù)升溫至925-930℃，保持60小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇；在此期間，前48小時(shí)為強(qiáng)滲階段，異丙醇的滴入量為20-22毫升/分鐘，碳勢(shì)為1.2％Cp；后12小時(shí)為擴(kuò)散階段，異丙醇的滴入量為8-10毫升/分鐘，碳勢(shì)為0.8％Cp；

(7)隨爐降溫至840℃，通入冷風(fēng)，溫度迅速降至590-592℃，保溫3小時(shí)，然后再次升溫至810-815℃，保溫2小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇；異丙醇的滴入量為10-12毫升/分鐘，碳勢(shì)為1.0％Cp；

(8)將工件取出放入油中淬火，待溫度降至130-135℃時(shí)，低溫回火至190-200℃，空冷；

(9)工件表面進(jìn)行發(fā)黑處理，制得的卡瓦的硬度為56-62HRC。

優(yōu)選地，滲碳劑由二氧化硅、炭黑、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、醋酸甲脂、丁烯酸甲脂按照質(zhì)量比為1：0.3-0.34：0.12-0.15：0.1-0.13：0.2-0.23：0.06-0.08混合均勻制成。更優(yōu)選地，滲碳劑由二氧化硅、炭黑、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、醋酸甲脂、丁烯酸甲脂按照質(zhì)量比為1：0.33：0.15：0.12：0.21：0.06混合均勻制成。

優(yōu)選地，合金鋼由以下重量份的組分制成：C 0.17％、Si 2.2％、Cr 1.6％、Mn 2.5％、W 1.5％、Ti 0.08％、Mo 0.1％、Sb 0.06％、S 0.024％、P 0.013％、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的另一方面涉及一種微壓痕液壓鉗，包括背鉗和主鉗，其中部均設(shè)有卡瓦座，卡瓦座上間隔地周向固定有卡瓦，卡瓦為如上所述的卡瓦。

優(yōu)選地，卡瓦呈弧面片狀，內(nèi)側(cè)設(shè)有摩擦突起部；卡瓦的內(nèi)側(cè)設(shè)置成粗糙內(nèi)表面；卡瓦的個(gè)數(shù)為至少兩個(gè)。

采用本發(fā)明的制備方法制得的卡瓦用于液壓鉗中，使得作業(yè)時(shí)對(duì)管柱的表面造成的損傷極其微小，能夠極大地提高油管的使用壽命和作業(yè)安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的微壓痕液壓鉗的立體示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的微壓痕液壓鉗的俯視圖。

圖3是本發(fā)明的卡瓦的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的卡瓦的一種實(shí)施方式的俯視圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1和2所示，本發(fā)明的微壓痕液壓鉗包括背鉗1和主鉗2，背鉗1和主鉗2的中部均設(shè)有卡瓦座，卡瓦3間隔地周向固定在卡瓦座上。作業(yè)時(shí)，背鉗1抱緊管柱接箍，主鉗2抱緊待接管柱并旋轉(zhuǎn)，從而將上下管柱旋接?？ㄍ叩某叽缈梢愿鶕?jù)管柱的實(shí)際尺寸進(jìn)行選擇，其圍繞卡瓦座設(shè)置的個(gè)數(shù)為至少兩個(gè)，例如可以是2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的“上”和“下”僅表示相對(duì)的方位，不應(yīng)理解為是一種限定。根據(jù)實(shí)際需要，還可以理解成左右、前后的相對(duì)方位。

如圖3和4所示，其中顯示了一種實(shí)施方式的微壓痕卡瓦的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，卡瓦呈弧面片狀，其內(nèi)側(cè)設(shè)有摩擦突起部，以增大與管柱之間的抱緊摩擦力。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，根據(jù)需要，也可以不在卡瓦的內(nèi)側(cè)設(shè)置摩擦突起部，而是將卡瓦的內(nèi)側(cè)設(shè)置成其他形式的粗糙內(nèi)表面以增大摩擦。

本發(fā)明的微壓痕卡瓦采用合金鋼制成，該合金鋼由以下重量份的組分組成：C 0.17-0.19％、Si 2.1-2.5％、Cr 1.4-1.7％、Mn 2.2-2.8％、W 1.3-1.5％、Ti 0.06-0.08％、Mo 0.08-0.1％、Sb 0.03-0.06％、S 0.022-0.025％、P 0.012-0.014％、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，本發(fā)明的合金鋼由以下重量份的組分制成：C 0.17％、Si 2.2％、Cr 1.6％、Mn 2.5％、W 1.5％、Ti 0.08％、Mo 0.1％、Sb 0.06％、S 0.024％、P 0.013％、其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明的用于制造卡瓦的合金鋼的處理工藝如下：

(1)將沖壓好的工件表面進(jìn)行清洗、拋光和脫脂處理。

(2)將預(yù)處理好的工件加熱到940-945℃進(jìn)行正火處理3小時(shí)，然后通入空氣在12分鐘內(nèi)冷卻至615-620℃，并使之保持該溫度1.5小時(shí)后空冷。

(3)在230℃下對(duì)滲碳爐進(jìn)行干燥處理2小時(shí)。

(4)在滲碳爐的底部放入滲碳劑，將工件放入滲碳爐中，工件的上部也放入滲碳劑，將滲碳爐中溫度升至660-662℃保溫5小時(shí)，進(jìn)行初滲。滲碳設(shè)備必須有良好的爐溫均勻性、密封性和氣氛均勻性，否則同爐工件會(huì)由于爐溫或氣氛的不均勻而導(dǎo)致畸變量的不均勻。

優(yōu)選地，滲碳劑由二氧化硅、炭黑、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、醋酸甲脂、丁烯酸甲脂按照質(zhì)量比為1：0.3-0.34：0.12-0.15：0.1-0.13：0.2-0.23：0.06-0.08混合均勻制成。更優(yōu)選地，滲碳劑由二氧化硅、炭黑、碳酸氫鈣、碳酸氫鈉、醋酸甲脂、丁烯酸甲脂按照質(zhì)量比為1：0.33：0.15：0.12：0.21：0.06混合均勻制成。上述滲碳劑是針對(duì)本發(fā)明卡瓦的合金鋼成分專門(mén)配置，采用本發(fā)明的滲碳劑，能夠極大地提高滲碳效率。

(5)繼續(xù)升溫至810-815℃，保持2小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇；異丙醇的滴入量為10-12毫升/分鐘，碳勢(shì)為0.8％Cp。通入的異丙醇在高溫下分解，產(chǎn)生活性碳原子，并被加熱狀態(tài)的工件表面吸收，而后向合金鋼內(nèi)部擴(kuò)散。通常，加熱溫度愈高，滲碳速度就愈快，且擴(kuò)散層的厚度也愈深。

碳勢(shì)與水勢(shì)、電勢(shì)一樣，勢(shì)差決定了物質(zhì)流動(dòng)的趨勢(shì)。碳勢(shì)差決定了碳擴(kuò)散的方向。當(dāng)自由擴(kuò)散時(shí)，碳總是從碳勢(shì)高的地方向碳勢(shì)低的地方擴(kuò)散。熱處理中的碳勢(shì)是指爐內(nèi)含碳?xì)夥赵谝欢囟认屡c鋼鐵工件表面的奧氏體之間達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，鋼的表面達(dá)到的含碳量。一般采用低碳鋼薄片測(cè)量。將厚度小于0.1mm的低碳鋼箔片置于某一溫度的滲碳介質(zhì)中，進(jìn)行穿透滲碳，測(cè)定箔片的含碳量，即為該滲碳介質(zhì)在該溫度下的碳勢(shì)。

(6)繼續(xù)升溫至925-930℃，保持60小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇。在此期間，前48小時(shí)為強(qiáng)滲階段，異丙醇的滴入量為20-22毫升/分鐘，碳勢(shì)為1.2％Cp；后12小時(shí)為擴(kuò)散階段，異丙醇的滴入量為8-10毫升/分鐘，碳勢(shì)為0.8％Cp。

(7)隨爐降溫至840℃，通入冷風(fēng)，溫度迅速降至590-592℃，保溫3小時(shí)，然后再次升溫至810-815℃，保溫2小時(shí)，同時(shí)持續(xù)滴入異丙醇；異丙醇的滴入量為10-12毫升/分鐘，碳勢(shì)為1.0％Cp。

(8)將工件取出放入油中淬火，待溫度降至130-135℃時(shí)，低溫回火至190-200℃，空冷。淬火過(guò)程中釋放了零部件在整個(gè)加工工藝過(guò)程的一系列操作中積累起來(lái)的崎變潛能；淬火后的低溫回火，還可使部分殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而使馬氏體充分轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，從而保證組織及尺寸穩(wěn)定性。

(9)工件表面進(jìn)行發(fā)黑處理，發(fā)黑處理的原理是使金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，以隔絕空氣，達(dá)到防銹目的。

采用上述工藝處理后，卡瓦的硬度可達(dá)56-62HRC，而且耐磨性能得到了極大地提高。本發(fā)明的合金鋼具有質(zhì)量可靠、強(qiáng)度和耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于卡瓦的工作環(huán)境。

同時(shí)，采用了上述制備工藝制得的卡瓦，使得本發(fā)明的液壓鉗在抱緊油井管柱時(shí)，能夠僅對(duì)其表面產(chǎn)生微小的壓痕，極大地提高了管柱的利用效率和安全性能。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。