说明。
[0017] 如图1所示的极地钻机用水龙头壳体，包括壳体主体1及分别设于所述壳体主体 两端的两个耳板2、3,关于所述水龙头壳体的制造工艺包括以下步骤： 1) 成型工艺设计：通过工程机械设计软件，进行所述水龙头壳体的成型工艺设计，确定 所述壳体主体和所述耳板的工艺尺寸； 2) 选取材质：所述水龙头壳体选取中低碳合金钢35CrM〇A作为材质并按尺寸比不小于 3的原则下料，得到所述壳体主体对应的料块I、所述耳板对应的料块II及料块III ; 3) 锻造：所述料块I、所述料块II及所述料块III采用整体锻造，锻造前的加热温度为 1270~1310°C，锻造时的初始温度为1100~1250°C，终锻温度不低于850°C，锻造比不小于3， 料块I经镦粗得到锻造块I，料块II及料块III经拍扁分别得到锻造块II及锻造块III，所述 三个锻造块经过在加热温度880±20°C下退火，并随炉冷却，出炉时温度不高于300°C ; 4) 粗加工：所述锻造块I经过冲孔及扩孔，其中内孔留余量3-5_，得到成形的粗壳体 主体；所述锻造块II及所述锻造块III耳板经过热弯、正火后铣加工内外表面，销轴孔留余量 3-5mm，得到两个粗耳板； 5) 焊接：所述粗壳体主体与所述粗耳板经过预热后，将所述粗耳板分别焊接在所述粗 壳体主体的两端，得到粗水龙头壳体，之后进行保温处理； 6) 热处理：所述粗水龙头壳体在880~900°C温度下正火处理后空气冷却；然后用 840-860°C温度淬火处理后油冷却或PAG淬火介质冷却；再用回火580±40°C温度后空气冷 却；再用790±10°C温度亚温淬火处理，后油冷或PAG淬火介质冷却；最后在520-600°C温 度回火后空气冷却； 7) 表面处理：工件热处理后钢砂抛丸处理； 8) 无损探伤：所述粗水龙头壳体按确定好的工艺尺寸精细加工得到水龙头壳体成品， 并进行超声波探伤和磁粉探伤。
[0018] 实施例1 :ZJ15极地钻机用水龙头壳体的设计与制造工艺。
[0019] 1)设计说明：通过工程机械设计软件solidworks，进行所述水龙头壳体的成型工 艺设计，确定所述壳体主体和所述耳板的工艺尺寸；具体的，额定载荷1100KN，最低服役温 度-60°C，经设计计算，外形见图1，外径404mm，内径326mm，壳体销孔内径70mm，安全系数 3. 20,材料 35CrMoA，机械性能要求：〇 〇· 2 彡 590MPa，〇 b 彡 780MPa，δ 5 彡 15%，Φ 彡 30%， Akv (_20。〇彡 42J，Akv (_60。〇彡 27J，按照 GB/T19190 和 API Spec Specification 8C 规范进行磁粉探伤和超声波探伤。
[0020] 2)下料：Φ250 X 649mm圆钢；按尺寸比不小于3的原则下料，壳体主体对应的料块 I、所述耳板对应的料块II及料块III。 3)锻造工艺： 设备：5吨锻锤，3吨操作机，天然气炉； 锻造加热时采用天然气加热炉，为了减少热应力，装炉温度低于600°C，加热温度和 时间保证锻件不产生过热、过烧和变形，加热温度1300±10°C，始锻温度1120°C终锻温度 860°C ;料块I经镦粗、冲孔、扩孔、成形，长度方向为主载荷方向，得到锻造块I ;料块II及 料块III经拍扁分别得到锻造块II及锻造块III，三个锻造块锻后退火，加热温度880± KTC， 随炉冷却，出炉温度不高于200°C。
[0021] 4)粗加工：所述锻造块I经过冲孔及扩孔，其中内孔留余量3_，得到成形的粗壳 体主体；所述锻造块II及所述锻造块III耳板经过热弯、正火后铣加工内外表面，销轴孔留余 量3mm，得到两个粗耳板。
[0022] 5)焊接：所述粗壳体主体与所述粗耳板经过预热后，将所述粗耳板分别焊接在所 述粗壳体主体的两端，得到粗水龙头壳体，之后进行保温处理； 6) 热处理：热处理正火、淬火采用台车电阻炉，回火采用旋风回火炉。正火为 880±10°C空冷；调质：淬火840±10°C PAG淬火介质；回火580±20°C空冷；亚温淬火： 790±10°C PAG水基淬火介质；回火：530±10°C空冷。
[0023] 热处理后机械性能测试结果如下： σ 0 2 600MPa，σ b820MPa，δ 518%，Φ 40%，Akv (_20°C ) 48J，Akv (_60°C ) 31J 7) 表面处理：为了去掉氧化皮和增加表面压应力，工件热处理后钢砂抛丸，钢砂直径 l-2mm〇
[0024] 8)无损探伤： 按照图纸加工成活，并进行超声探伤和磁粉探伤，依据GB/T19190和API Spec Specification 8C规范进行评判，皆为合格。
[0025] 经验证，本发明的设计和制造方法能够制造出适用极地环境（_60°C)下的ZJ15石 油钻机水龙头壳体。
[0026] 以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制， 凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保 护范围。
【主权项】
1. 一种极地钻机用水龙头壳体的制造工艺，其特征在于：所述水龙头壳体包括壳体主 体及分别设于所述壳体主体两端的两个耳板，所述水龙头壳体的制造工艺包括以下步骤： 1) 成型工艺设计：通过工程机械设计软件，进行所述水龙头壳体的成型工艺设计，确定 所述壳体主体和所述耳板的工艺尺寸； 2) 选取材质：所述水龙头壳体选取中低碳合金钢35CrM〇A作为材质并按尺寸比不小于 3的原则下料，得到所述壳体主体对应的料块I、所述耳板对应的料块II及料块III ; 3) 锻造：所述料块I、所述料块II及所述料块III采用整体锻造，锻造前的加热温度为 1270~1310°C，锻造时的初始温度为1100~1250°C，终锻温度不低于850°C，锻造比不小于3， 分别得到锻造块I、锻造块II及锻造块III，所述三个锻造块经过在加热温度880±20°C下退 火，并随炉冷却，出炉时温度不高于300°C ; 4) 粗加工：所述锻造块I经过镦粗、冲孔及扩孔，其中内孔留余量3-5mm，得到成形的 粗壳体主体；所述锻造块II及所述锻造块III耳板经过热弯、正火后铣加工内外表面，销轴孔 留余量3-5mm，得到两个粗耳板； 5) 焊接：所述粗壳体主体与所述粗耳板经过预热后，将所述粗耳板分别焊接在所述粗 壳体主体的两端，得到粗水龙头壳体，之后进行保温处理； 6) 热处理：所述粗水龙头壳体在880~900°C温度下正火处理后空气冷却；然后用 840-860°C温度淬火处理后油冷却或PAG淬火介质冷却；再用回火580±40°C温度后空气冷 却；再用790±10°C温度亚温淬火处理，后油冷或PAG淬火介质冷却；最后在520-600°C温 度回火后空气冷却； 7) 表面处理：工件热处理后钢砂抛丸处理； 8) 无损探伤：所述粗水龙头壳体按确定好的工艺尺寸精细加工得到水龙头壳体成品， 并进行超声波探伤和磁粉探伤。2. 如权利要求1所述的极地钻机用水龙头壳体的制造工艺，其特征在于：所述步骤3) 中，锻造加热时采用天然气加热炉，装炉温度低于600°C，加热温度和时间保证锻件不产生 过热、过烧和变形。
【专利摘要】本发明公开了一种极地钻机用水龙头壳体的制造工艺，制造工艺：（1）锻造：锻造经过镦粗、冲孔、扩孔、成形，保证锻造纤维流线；加热温度：1270-1310℃，始锻温度1100-1250℃，终端温度不低于850℃，锻后退火，其加热温度880±20℃，随炉冷却，出炉温度不高于300℃；（2）热处理：正火880-900℃空冷；淬火840-860℃，油冷或PAG淬火介质冷却；回火580±40℃空冷；亚温淬火790±10℃油冷或PAG淬火介质冷却；回火 520-600℃空冷；无损探伤：精加工后按尺寸加工成活，并进行超声波探伤和磁粉探伤，合格级别符合API Specification 8C规范。与现有技术相比，本发明制造出的水龙头壳体不但具有高强度以保证足够的安全系数，适应在极地（-60℃）而且满足足够的低温冲击韧性要求，以抗极地低温环境。
【IPC分类】C21D1/18, B23P15/00, C21D8/00
【公开号】CN104942535
【申请号】CN201510216377
【发明人】赵旭平, 张正芳, 张宸, 李书旭, 赵志周, 王东
【申请人】南阳二机石油装备(集团)有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月30日