游梁式抽油機焊接過程中的問題與措施

范曉龍

（大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機制造分公司，黑龍江 大慶 163000）

機械式采油始終是油氣開采的主要方式，所以對抽油機的需求量較大。而游梁式抽油機的應(yīng)用相對廣泛，主要包括曲柄裝置、橫梁、驢頭、支架以及連桿等，而絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)都要求焊接來完成。所以說，焊接質(zhì)量與抽油機工作的質(zhì)量以及實際采油量之間存在緊密的聯(lián)系。必須要全面優(yōu)化游梁式抽油機的焊接質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)焊接的問題，采取必要的改進措施。由此可見，深入研究并分析游梁式抽油機焊接過程中的問題與措施具有一定的現(xiàn)實意義。

1 游梁式抽油機的概述

游梁式抽油機也稱為驢頭抽油機，主要的組成結(jié)構(gòu)包括動力驅(qū)動裝置、游梁、支架、驢頭以及連桿等。在游梁式抽油機實際運行的過程中，電動機驅(qū)動驢頭并完成上下運動，在光桿與抽油桿的帶動作用下，使活塞不斷運動，進而達到抽油作用。一般來講，游梁式抽油機的結(jié)構(gòu)相對簡單，而且可靠性較強，維修相對便利，所以被廣泛應(yīng)用在油田開采的實踐中。因為游梁式抽油機結(jié)構(gòu)合理且工作噪音不大，實際操作也相對便捷，驢頭一般選擇工字結(jié)構(gòu)亦或是箱式結(jié)構(gòu)，其材料選擇鋼材料，承載能力較強。游梁式抽油機的工作形式有3 種，即上翻、下掛與側(cè)轉(zhuǎn)，在剎車方面則以外抱式為主，實際操作較為靈活，且具有較高的安全性。而底座的連接則選用壓杠亦或是地腳螺栓，牢固性較強。

2 游梁式抽油機的焊接工藝闡釋

在游梁式抽油機的結(jié)構(gòu)中，驢頭的主要作用就是對抽油機懸繩進行支撐并保證負荷的有效提升，以扁箱型為主要結(jié)構(gòu)形式，而且由驢頭兩側(cè)支撐板承受主力。在實際焊接的過程中，要求焊縫沒有細小裂縫，以免出現(xiàn)極強的破壞力。在焊接驢頭的時候，也要盡量規(guī)避焊接的變形問題，優(yōu)先完成內(nèi)置加強板的焊接作業(yè)，隨后對不同類型的角焊縫進行焊接。

游梁屬于杠桿構(gòu)建，其剛度與強度要滿足標準要求。一般來講，大型游梁式抽油機會選擇箱梁式結(jié)構(gòu)，而中小型游梁式抽油機則會選用工字型梁，在實際焊接的過程中，應(yīng)當有效規(guī)避扭曲變形亦或是波浪的問題發(fā)生，并對手工封底焊縫焊接電流加以控制，保證能夠兩側(cè)同步進行焊接。

連桿的組成包括上下接頭與管件，且精準度與形位都要滿足要求。如果連桿較為單薄，就必須要重視其彎曲度與拉伸強度，這同樣也是交變載荷的重點所在。在實際的焊接方面，可以通過定位裝配方法的應(yīng)用直接進行焊接，并隨后將殘余焊接應(yīng)力消除。

橫梁則選用箱形梁亦或是工字梁，使得形位公差與精度達標。與此同時，借助機加方法，確保連桿銷孔與橫梁的上平面處于水平狀態(tài)，處于相同軸面。

底座的主要功能就是對抽油機進行支撐，選擇工字梁完成焊接，以達到減速器箱體支撐的目標。因底座底部長窄，所以在焊接的過程中，若出現(xiàn)扭曲亦或是變形的情況，必然會對抽油機的裝配產(chǎn)生不利影響。在這種情況下，應(yīng)確保底座與箱體處于平衡狀態(tài)，在焊接的時候選擇胎夾具裝配的方法。

支架對于抽油機而言，同樣發(fā)揮著支撐與定位的功用，要求借助手工電弧焊的方式，使得強度與剛度能夠滿足標準要求。

3 游梁式抽油機焊接過程中的問題和措施研究

為確保游梁式抽油機運行的安全性與可靠性，就必須要正確認知焊接過程中的問題。為此，下文將從游梁式抽油焊接過程中的裂紋問題與變形問題兩方面展開重點研究。

3.1 裂紋方面

在游梁式抽油機實際焊接的過程中，裂紋的發(fā)生幾率較高，特別是在融合線的位置，使得焊縫位置的開裂程度增加。而在完成焊接作業(yè)后的若干小時內(nèi)，就會形成脆性斷口，這是冷裂紋。而主要原因就是在形成階段會受到拘束應(yīng)力、淬硬性以及氫氣因素的影響，也就是說，鋼的淬硬性會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，進而形成淬硬組織，無法滿足開裂需求。但最主要的仍然是焊接過程中的拘束應(yīng)力與氫氣。針對焊縫當中的氫，則是通過氫擴散的原理而形成，其來源則是焊接材料內(nèi)部所含的鐵銹、水分、油氣以及空氣水分等。對于拘束應(yīng)力來講，則是在懸繩器焊接的過程中，對角焊縫進行優(yōu)先焊接，隨后對搭接焊縫進行焊接，所以拘束度會不斷增加。加之加熱與冷卻的均勻性不強，所以在實際焊接的過程中，參與應(yīng)力較大。另外，在鑄造階段，受鑄鋼液流動性不理想因素的影響，在完成澆筑以后會形成收縮性，所以要在熱處理的基礎(chǔ)上將殘余應(yīng)力消除。因為焊接期間，鑄造殘余應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力合成，所以焊縫位置會形成拘束應(yīng)力。一旦焊趾位置應(yīng)力超過平均約束應(yīng)力，很容易出現(xiàn)冷裂紋。在此基礎(chǔ)上，也會受熱處理、材料成分以及焊接工藝等諸多因素的影響，所以要強化各方面技術(shù)水平，不斷優(yōu)化游梁式抽油機的焊接工藝水平，降低裂紋問題的發(fā)生幾率。

3.2 變形方面

游梁是游梁式抽油機的重要組成結(jié)構(gòu)，以下將箱形梁作為主要的研究案例展開研究。在焊接游梁的時候，焊縫與焊角的發(fā)生幾率會明顯增加，而焊接所引發(fā)的變形問題，在控制方面難度較大。另外，箱體內(nèi)部空間內(nèi)，矯正變形也相對困難。究其原因，箱體內(nèi)部的筋板結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以在焊接的過程中，若焊縫的焊接效果缺乏均勻性，很容易導(dǎo)致游梁出現(xiàn)扭曲的問題，進而引發(fā)一系列的質(zhì)量問題，對整體效果產(chǎn)生不利的影響。在這種情況下，應(yīng)當有效處理筋板以后才能夠落實焊接作業(yè)，完成筋板分段后，再進行焊接操作。這樣一來，即可對焊接的問題進行科學(xué)合理地控制，降低鋼材發(fā)生扭曲與變形的幾率。另外，可以盡量降低腹板焊接的壓應(yīng)力，規(guī)避發(fā)生筋板焊縫角變形的現(xiàn)象，同時焊接縱角的焊縫，以實現(xiàn)焊接速度的控制與熱輸入的控制，不斷提高焊接的質(zhì)量與效果，使得變形的幾率下降。

4 結(jié)語

綜上所述，游梁式抽油機在油田開采中的重要性十分明顯，特別是在油田生產(chǎn)方面，其作用不容小覷。但是，游梁式抽油機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在各部件生產(chǎn)中都要確保質(zhì)量達標，才能夠使得油氣的開采質(zhì)量與效率不斷提升。在游梁式抽油機的結(jié)構(gòu)中，主要包括了支架、橫梁、驢頭、游梁以及連桿等，對焊接工作的要求相對較高，只有保證焊接工作的質(zhì)量，才能夠提高各個機構(gòu)的質(zhì)量。在上文中，對游梁式抽油機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的焊接工藝進行了分析，并結(jié)合不同工藝的焊接問題，科學(xué)合理地采取了解決的對策。