摩擦焊机在石油钻杆加工过程中的使用和保养

何旭(胜利油田黄河钻井管具公司 山东 东营257000)

一、摩擦焊工艺研究

1.摩擦焊接技术

摩擦焊是一种固焊接方法。该技术以摩擦热为热源，通过机械摩擦运动及施加轴向压力使两摩擦表面产生热量，把焊件表面加热到塑性状态，然后利用此热量将金属牢固的联接起来。摩擦焊不仅适用于钢、铝、铜等普通材料的焊接，还可焊接高温强度级相差很大的异种钢和异种金属，以及形成低熔点共晶和脆性化合物的异种金属。

目前摩擦焊技术主要有连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、相位摩擦焊、径向摩擦焊和搅拌摩擦焊技术。

2.连续驱动摩擦焊

连续驱动摩擦焊原理是在摩擦压力的作用下被焊界面相互接触，通过相对运动进行摩擦，使机械能转变为热能，利用摩擦热去除界面的氧化物，在顶锻力的作用下形成可靠接头。该过程所产生的摩擦加热功率为

式中P——摩擦加热功率；

μ——摩擦系数；

k——系数；

ρ——摩擦压力；

u——摩擦相对运动速度。

二、摩擦焊机的使用和保养

C-132A-J型摩擦焊机是一种应用了连续驱动摩擦焊技术的摩擦焊机，由摩擦焊机(主机)、钻杆上下料装置、液压系统、电气系统和传动装置扥等组成。主机由床身、主轴箱、滑台、主油缸、夹具等主要部件组成。

1.主轴箱

主轴箱的功能是带动钻杆接头旋转、制动及冲内飞边，并由安装在其箱体两侧的两个主油缸带动滑台移动进行摩擦和顶锻加压。

主轴箱主要由箱体、主油缸、旋转夹具、平衡油缸、皮带轮、离合器、制动座、制动油缸、回转给油器和锁紧螺母等组成。

检查保养要点：

(1)当主轴箱出现漏油的情况时，一般是因为旋转夹具内活塞密封圈出现了破损或失效。在更换密封圈的过程中，需要观察活塞外壁是否出现了“拉缸现象”，如果情况比较轻微，可用油石进行打磨，并对旋转夹具内腔进行清洁；若情况较为严重，则需对活塞进行更换。

(2)每月需对旋转夹具的卡爪进行清理，防止卡爪缝隙中铁锈、积尘过多，影响钻杆接头的夹紧。

(3)每季度需对皮带轮及皮带进行检查，若皮带出现损坏或失效，需更换全套皮带。

2.浮动夹具、定心夹具

在C-132A-J型摩擦焊机中，2套浮动夹具与2套定心夹具共用一套润滑系统，由润滑装置的自动活塞式润滑泵将润滑油从油箱内打出，以一定的流量经油路分别输送至各夹具摩擦面上以进行润滑，其中流量可调。

若夹具的润滑不足，就有可能出现干摩擦，进而发生“拉缸”现象，并最终导致正常生产时浮动夹具和定心夹具无法正常夹持钻杆，使钻杆在焊接过程中出现偏心、打颤等现象，影响钻杆质量，甚至导致钻杆报废。

其中，对于后定心夹具，容易与焊机后侧盖发生干摩擦。而对于前定心夹具和前、后浮动夹具，由于处在润滑油路上游部位，供油较为充足，一般情况下不容易发生干摩擦。

因此，为了保证各夹具都能够得到充分的润滑，必须保证摩擦焊机各油路管线的科学排布和油路油量的合理分配。

3.接头上料机构

接头上料机构主要负责钻杆接头的正常上料。由油缸带动链条，链条拉动托板进行上料。

接头上料机构容易损坏的部位是链条两端的固定点，因为在这两个点受力比较集中，瞬时力比较大，常出现拉断或开裂现象。

设备运转一段时间后，在振动的作用下，油缸底座固定容易松动。此外，由于上料时钻杆接头自身的作用力，长时间工作后托板容易出现变形。

检查保养要点：

(1)链条需要定期上油，减少磨损。

(2)链条两端固定点需每班进行检查，出现严重磨损、开裂等情况时及时更换固定。

(3)托板变形需进行矫正，严重时需更换。

4.配套自动线(钻杆上下料架)

配套自动线的润滑点应按照要求进行保养。其中，竖滚轮需每班辅助加机油，滚轮轴承每季度需加注黄油。

5.液压系统

液压系统由电机、油泵、油箱和集成油路组成。

液压站液压油过滤器的作用是过滤液压油中的杂质，当压力表压力出现异常波动时，应考虑清洁或更换滤芯。

检查保养要点：

(1)每班检查油位，根据液压站左下方的标尺进行观测，以及时补充，不可使油位低于下限。

(2)液压站与摩擦焊机的液压管线，每班需进行检查。

(3)压力表要定期进行计量校验。

6.传动装置

传动装置由主电机、轴承座、皮带轮、底座、调整螺栓和T形槽垫铁组成。

检查保养要点：

(1)每季度检查碳刷磨损情况，严重磨损时应进行更换。

(2)每季度检查V带张紧力，可以通过调节调整螺栓以改变传动装置与焊机主轴中心距的方式进行调整。

7.滑台

滑台上的行程开关由SQ1、SQ2、SQ3组成，安装在床身上。SQ1为原位行程开关，滑台后退时撞块K1压下SQ1，滑台停于原位，撞块的位置与工件的长短有关，K1向左调时快退行程加长，K2向右调时快退行程缩短，SQ2为快进转工进行程开关，撞块K2的位置确定工进行程的长短。SQ3为前极限行程开关，滑台前进至撞块K3压下的SQ3时，滑台停止前进。

检查保养要点：

撞块可以通过调节螺丝进行调节，但要注意撞块的姿态要调整适当，调整过松会使行程开关失去作用，调整过紧会导致撞块与行程开关过度接触，降低行程开关使用寿命。

8.其他

(1)温度调节系统

必须保证设备正常工作温度，理想的温度范围在25~50℃之间。

(2)配电柜

检查保养要点：

1.每季度对熔断器进行检查，检查熔体与保险座是否接触良好，接触部位是否有烧伤痕迹，如有则应进行修整，修整达不到要求的则应更换。

2.每季度对交流接触器维修保养，除接触器表面的污垢，尤其是进线端相间的污垢。

总结

良好的使用和保养是摩擦焊机能够长期平稳运转的关键，在石油钻杆的生产过程中具有十分重要的意义。

[1]何立.焊接与切割设备的使用和维修(七十)-摩擦焊机的使用与维修[J].电焊机.2007,27(11)：76-78.

[2]陈忠海.摩擦焊接技术及其工程应用[J].电焊机.2011,41(8)：101-106.