新型抽油机用镀锌密封钢丝绳研制.pdf

第49 卷Vol.49doi:10.3969/j.issn.1003-4226.2023.04.001第4期No.4金属制品MetalProducts2023年8 月August2023新型抽油机用镀锌密封钢丝绳研制刘修海，张成宇，王世富，王维东（贵州钢绳股份有限公司，贵州遵义56 3 2 0 0）摘要：抽油机使用的涂塑钢丝绳存在质量不稳定且成本较高的问题。设计一种特种密封钢丝绳用于新型抽油机，主要结构规格为ZT+IWS-024mm，强度为157 0 MPa级，钢丝绳破断拉力53 2 kN。首先从钢丝绳结构设计来解决密封性，金属股芯采用压实工艺，第一层采用T形钢丝进行密封，最外层采用乙形钢丝进行全密封；其次，密封钢丝绳中股芯钢丝之间和乙、T形密封钢丝之间喷一种新型油膏，主要解决了密封钢丝绳渗水（油）性，同时对密封钢丝绳起到润滑和防腐蚀作用。关键词：密封钢丝绳；抗拉强度；破断拉力；全密封中图分类号：TG356.4*5Development of galvanized and sealed wire rope for new type pumping unitAbstract:The plastic-coated wire rope used in pumping unit has problems of unstable quality and high cost.A specialsealed wire rope is designed for new type pumping unit.The main structure specification is ZT+IWS diameter 24 mm,strength is 1 570 MPa grade,broken force of wire rope is no less than 532 kN.First of all,wire rope structure is designedto solve the sealing,metal strand core adopts compaction process,the first layer is sealed by T-shaped steel wire,outermostlayer is fully sealed by Z-shaped steel wire.Secondly,new type oil paste is sprayed between strand core steel wire and Zand T type sealing steel wire,which mainly solves water(oil)permeability of sealed wire rope,and play lubricating andanti-corrosion role in sealed wire rope.Keywords:sealed wire rope;tensile strength;broken force;fully sealed新型抽油机使用的涂塑钢丝绳质量不稳定且成本较高。钢丝绳生产时，要多一道涂塑工序，钢丝绳涂的塑料较厚，塑料成本及工序加工成本高；涂塑钢丝绳在使用过程中，由于塑料存在老化现象，再加上塑料与钢丝绳结合不牢时，钢丝绳表面的塑料长时间与盘根进行摩擦，会出现龟裂或剥离,失去密封效果,严重时甚至会堵塞抽油井出口，造成钢丝绳报废，更为严重时可能破坏抽油机及井口设备。通过密封钢丝绳大量数据分析及试验论证，得出有说服力的技术指标和工艺参数等,设计一种特种密封钢丝绳用于新型抽油机，主要结构规格为ZT+IWS-024mm。首先从钢丝绳结构设计来解决密封性，金属股芯采用压实工艺,第一层采用T形钢丝进行密封，最外层采用乙形钢丝进行全密封；其次，密封钢丝绳中股芯钢丝之间和Z、T 形密封钢丝文献标识码：ALiu Xiuhai,Zhang Chengyu,Wang Shifu,Wang Weidong(Guizhou Wire Rope Incorporated Company,Zunyi 563200,China)绳的使用寿命,降低成本等。1新型抽油机用密封钢丝绳生产工艺研究ZT+IWS-024 mm密封钢丝绳结构设计和生产技术难度较大,对ZT+IWS-024mm密封钢丝绳结构设计和生产技术难题进行多次研究和理论计算,最终确定了该密封钢丝绳的结构和生产技术要求。主要从以下几个方面进行研究。（1）密封钢丝绳的结构设计；（2）Z、T 形钢丝的生产；（3）优化中心股工艺参数，确保中心股捻制均匀、紧密；（4)优化合绳工艺参数，确保钢丝绳捻制均之间喷一种新型油膏，油膏起到密封作用，主要解决了密封钢丝绳渗水（油）性，同时对钢丝绳起到润滑和防腐蚀作用；该密封钢丝绳中圆钢丝强度较高，外层Z、T 形钢丝强度较低，且钢丝根数多，可以提高密封钢丝绳的柔韧性，减少早期疲劳断丝,提高钢丝2.匀、紧密及密封性；（5)用一种新型油膏进行喷涂生产。通过以上技术方案，确保ZT+IWS0 2 4mm密封钢丝绳捻制质量及各项性能指标符合相关要求。1.1密封钢丝绳结构设计通过计算机软件对ZT+IWS-024mm,强度为1570MPa级密封钢丝绳进行设计，设计效果图如图1所示。得到最佳钢丝绳结构规格为ZT+IWS-024mm，直径允许偏差0+2%，执行YB/T52952010密封钢丝绳，YB/T53592020压实股钢丝绳标准 2 和EN12385-10一般结构用途单捻钢丝绳标准。并通过模拟现场生产及使用工况进行综合分析，各项性能指标均符合相关标准和技术要求，钢丝绳破断拉力53 2 kN。(a)横截面(b)三维图图1ZT+IWS-024mm密封钢丝绳设计效果图Fig.1 Design diagram of ZT+IWS diameter 24 mmsealed wire rope1.2密封钢丝绳工艺参数确定1.2.1制绳钢丝半成品热处理生产工艺根据制绳钢丝强度及韧性要求，选用优质碳素钢原料，半成品钢丝热处理工艺参数见表1。6 0 钢制绳钢丝热处理后抗拉强度10 7 0 113 0 MPa。1.2.2制绳钢丝拉拔工艺根据制绳钢丝强度及规格要求，6 0 钢制绳钢丝拉拔工艺参数要求见表2。1.2.3制绳钢丝镀锌工艺根据制绳钢丝强度和镀层要求，确定6 0 钢制绳钢丝镀锌工艺参数要求见表3。金属制品表1半成品钢丝热处理工艺参数Table 1Heat treatment process parameters ofsemi-finished steel wire规格/二次电压/mmV4.078 884.878 886.068 786.876 866.876 867.673 837.873 837.873 83表2 6 0 钢制绳钢丝拉拔工艺参数要求Table 2Drawing process parameters requirement of60 steel wire for rope热处理半成品成品规格规格/mm或形状4.01.50 mm4.81.80 mm6.02.50 mm6.82.65 mm6.82.70 mm7.63.20 mm7.8T7.8Z表360钢制绳钢丝镀锌工艺参数Table 3Galvanized process parameters of60 steel wire for rope成品规格成品上锌量/或形状(g:m2)1.50 mm1261.80 mm1362.50 mm1562.65 mm1712.70 mm1713.20 mm171T171Z171第49 卷铅温/收线车速/(m:min*)520 520.5520 520.5515 517.0490 515.5490 515.0490 515.0490 515.0490 515.0拉丝成品强度级/公差/mmMPa-0.06 -0.041 770-0.07 -0.051 770-0.07 0.051 770-0.07 0.0517700.07 -0.051 770-0.07 -0.051 770-0.07 0.051 570-0.07-0.051 570镀后成品强度级/公差/mmMPa-0.02 +0.021770-0.02 +0.0217700.02 +0.031 770-0.02 +0.031 770-0.02 +0.031 7700.02 +0.031770-0.02 +0.031 570-0.02 +0.031 570第4期1.3密封钢丝绳生产工艺绳、股表面喷专用油膏，密封钢丝绳中股芯和两层Z、T 形密封钢丝之间喷一种新型油膏，主要解决了密封钢丝绳渗水（油）性，油膏起到密封作用，同配丝参数/mm抗拉强度/MPa3.20/2.70/2.65/2.50/1.80/1.5017701.3.2厅成绳工序生产工艺根据ZT+IWS-024mm镀锌密封钢丝绳相关质量要求,通过三维软件模拟捻制状态，设计确定了成绳工序生产工艺及试制 4,成绳工序生产工艺参数见表5。表5成绳工序生产工艺参数Table 5 Production process parameters of rope section压线瓦轧辊捻距绳径/规格/mm规格/mm24242ZT+IWS-024mm密封钢丝绳检验结果密封钢丝绳生产严格按照事先制定的工艺参数，在拉丝机上生产合格的制绳圆钢丝和异型钢丝；在镀层生产线上生产符合要求的镀层（圆钢丝和异型钢丝）；在成绳机上生产单股绳，最终在成绳机上生产密封钢丝绳。该批密封钢丝绳的整绳破断拉力和拆股试验及上锌量检验参照YB/T52952010密封钢丝绳，YB/T53592020压实股钢丝绳标准和EN12385-10一般结构用途单捻钢丝绳进行设计和检验。按照密封钢丝绳的技术要求进行生产并及时交付使用，通过相关试验，捻制质量良好，部分指标超过该类进口产品。ZT+IWS-024mm密封钢丝绳各项参数见表6。表6 ZT+IWS-024mm密封钢丝绳各项参数Table 6Each parameters of ZT+IWSdiameter 24 mm sealed wire rope绳径/项目mm标准值24.00 24.48实测值24.20 24.303结语根据ZT+IWS-024mm镀锌密封钢丝绳的生刘修海，等：新型抽油机用镀锌密封钢丝绳研制表4股绳工序生产工艺参数Table 4Production process parameters of strand and rope section捻距/mm180产情况,结合跟踪的实物效果,可以得出ZT+IWS-024mm镀锌密封钢丝绳生产工艺参数控制重点。ZT+IWS-024 mm密封钢丝绳的生产控制,首先，股芯的生产控制应合理选用压线瓦、分线盘，确保股芯钢丝捻制紧密。其次，分线盘的大小,Z、T 形钢丝的自然合成角，分线盘分度圆直径与绳捻距的最佳匹配，确保密封钢丝绳的Z、T 形钢丝扣合紧表面密、光滑，将各层的应力控制好。在密封钢丝绳中股mmmm25024.20 24.30最小破断钢丝镀层拉力/kN上锌量/(g m-2)532150600180 2603时对密封钢丝绳起到润滑和防腐蚀作用。1.3.1月股绳工序生产工艺为了确保股的捻制质量，对股绳工序生产工艺进行设计及试制 3 ,股绳工序生产工艺参数见表4。股径/mm压线瓦/mm股应力角度/(）18.7018.5质量芯和Z、T 形密封钢丝之间喷一种新型油膏，主要解良好决了密封钢丝绳渗水（油）性，油膏起到密封和防腐蚀作用。目前国内密封钢丝绳还没有用于动绳的先例，应进行该方面的开发研究。密封钢丝绳用于动绳可以拓展公司产品的新品种及新领域，该产品市场前景较好，每年新增2 0 0 至3 0 0 台新型抽油机，钢丝绳的需求量将逐年增加。参考文献1苏德胜.游梁式抽油机节能机理综述 J.石油机械，2001(5):49-53.2中国钢铁工业协会.密封钢丝绳：YB/T52952010S.北京：冶金工业出版社,2 0 10.3王小刚.全模拉拔Z形钢丝生产工艺探索J金属制品,2 0 17(3):7 -9.4田小英.压实股钢丝绳生产工艺 J.金属制品，2 0 11(6):1-3.(收稿日期:2 0 2 3-0 4-10)作者简介刘修海1976年生，高级工程师，贵州钢绳股份有限公司技术中心特种大直径绳缆研究室主任。张成宇1976年生，高级工程师，贵州钢绳股份有限公司技术中心常务副主任。王世富1988年生，工程师，贵州钢绳股份有限公司技术中心特种大直径绳缆研究室钢丝技术组组长。王维东1997年生，助理工程师，贵州钢绳股份有限公司技术中心特种大直径绳缆研究室技术员。+180 -360