CN103691862B - 加重钻杆两端接头段镦粗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加重钻杆两端接头段镦粗方法,首先按中间各段最大直径并外加切削余量选择相应直径的坯料,接着将坯料两端的接头段分别镦粗成接头段,每一端镦粗分预镦粗和终镦粗两步完成。因两端的接头段采用镦粗成型,取用的棒材直径小,在节省材料成本的同时也节省机加工量,最重要是改善接头端金属纤维组织和密度,进一步提高加重钻杆接头端的机械强度和抗扭能力。本发明适合应用于各种规格加重钻杆的制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻具的热加工方法,具体地讲,本发明涉及一种钻杆端部镦粗方法。
背景技术
目前,绝大部分陆地、浅海区域的石油资源因人类过度开采,现已日渐枯竭,各国把汲取石油资源的眼光转至深海,因为已探明深海区域存在丰富的石油资源。由于海洋钻采石油的环境比陆地恶劣许多,再加上海浪冲击和钻井深度加深等原因,对配套的石油钻杆强度指标有更高要求。否则,不能满足深海石油钻采条件。加重钻杆旨在提高抗拉强度、抗扭性能的专用钻具,主要应用于深海石油钻采,其结构特征为中段管壁分段加厚,两端接头段管径加粗。尽管如此,加重钻杆仍属于细长杆类构件。在现有技术条件加重钻杆采用强度性能指标好,抗扭能力强的合金钢棒材切削成形。加重钻杆成品的常规长度在10m左右,加粗的接头段位于两端仅数拾公分长,占总长度90%以上的中间各段因外径尺寸相对小,必须按两端接头段直径选定的合金钢棒料。由此可知,现有技术条件下制造加重钻杆切削量大,材料利用率低,机加工工时长,制造成本大。
发明内容
本发明主要针对现有技术存在的问题,提出一种加重钻杆两端接头段镦粗方法,该方法通过两次镦击成形,在不降低强度指标的前提下,达到整体切削量少,材料利用率高,降低生产成本的目的。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
加重钻杆两端接头段镦粗方法,其改进之处在于:等径圆柱形坯料两端分别被镦粗成接头段,每一端镦粗分预镦粗和终镦粗两步完成,其步骤如下:
A1、首先将水平放置的坯料一端伸入加热炉内,第一次加热至1060℃~1100℃,加热长度比接头段净长度长20mm~50mm;
A2、从加热炉中抽出坯料,将已加热的接头段转至预镦粗工位,坯料已加热段轴向穿过模具并外露;
A3、在坯料定位、夹紧后,与模具同轴的压力镦粗机镦头轴向撞击坯料已加热端,在模具的约束下,加热段被镦粗至外径比接头段外径小10mm~15mm;
B1、接着将水平放置的坯料已作预镦粗的一端伸入加热炉内,再次加热至1020℃~1080℃,加热长度比接头段净长度长20mm~50mm;
B2、从加热炉中抽出坯料并转至终镦粗工位,坯料已加热段轴向穿过模具并外露;
B3、在坯料定位、夹紧后,与模具同轴的压力镦粗机镦头再次轴向撞击坯料已加热端,在模具的约束下加热段被镦粗,其外径比接头段外径大3mm~5mm,长度比接头段净长度长10mm~15mm;
C、未镦粗的另一端重复A、B工序。
本发明中应用的加热炉为中频热感应炉。
本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
1、钻杆两端的接头段采用镦粗工艺成形,取用的棒材直径小,可节省坯料用量,大大节省用料成本;
2、钻杆两端的接头段被镦粗,大大减少中段成形切削量,节省机加工工时,提高生产效率;
3、钻杆接头段经锻打成形,直接改善了金属纤维组织和密度,进一步提高接头段的机械强度和抗扭能力。
附图说明
图1是本发明镦粗后的形状示意图,图中实线是加重钻杆外形图,虚线是棒料镦粗后的外形图。
图2是坯料已加热段轴向穿过模具并外露的示意图。
图3是压力锻粗机镦头轴向撞击坯料已加热端示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例,对本发明作进一步说明。
加重钻杆两端接头段镦粗方法,首先按中段直径并外加切削余量选择相应直径的坯料1,接着分别实施坯料1两端镦粗成接头段1.1的工序,每一端镦粗分预镦粗和终镦粗两步完成,其步骤如下:
A1、首先将水平放置的坯料1一端伸入加热炉内,第一次加热至1060℃~1100℃,加热长度比接头段1.1净长度长20mm~50mm;
A2、从加热炉中抽出坯料1,将已加热的接头段1.1转至预镦粗工位,坯料1已加热段轴向穿过模具2并外露;
A3、在坯料1定位、夹紧后,与模具同轴的压力镦粗机镦头轴向撞击坯料已加热端,在模具的约束下,加热段1.1被镦粗至外径比接头段外径小10mm~15mm;
B1、接着将水平放置的坯料1已作预镦粗的一端伸入加热炉内,再次加热至1020℃~1080℃,加热长度比接头段1.1净长度长20mm~50mm;
B2、从加热炉中抽出坯料1并转至终镦粗工位,坯料1已加热段轴向穿过模具2并外露;
B3、在坯料1定位、夹紧后,与模具2同轴的压力镦粗机镦头3再次轴向撞击坯料1已加热端,在模具2的约束下加热端被镦粗,其外径比接头段1.1外径大3mm~5mm,长度比接头段1.1净长度长10mm~15mm;
C、未镦粗的另一端重复A、B工序。
下面以5寸加重钻杆为例,来进一步说明本发明。
5寸加重钻杆成品外形结构如图3所示,接头段1.1净长686mm,其外径为168.3mm,颈部1.2外径为130.2mm,管体段1.3外径为127mm,中段1.4外径为139.7mm,总长9500mm。本发明按中段1.4外径和外加切削余量选择坯料1为Φ145mm的棒料,总长9900mm。本发明应用的加热炉为中频热感应炉,镦粗机为800T。坯料1两端分别加热镦粗成接头段1.1,每段镦粗分预镦粗和终镦粗两步完成,具体镦粗工艺见下表:
从上表中三项实施例验证结果来看,本发明工艺合理、先进,产品质量稳定、可靠,带来最显著的技术效果主要体现在以下三方面:
1、耗用原材料省
本实施例坯料1取用Φ145mm,长9900mm的棒料制造,原材料重1274kg,而现有技术因端部设有镦粗,需要取用Φ173mm,长9500mm的棒料制造,耗用原材料1740kg。本发明与现有技术相比,原材料耗用差为466kg,按市场价6500元/吨计算,每支加重钻杆降低原材料成本为3029元。
2、减少切削量
本实施例坯料1取用Φ145mm的棒料,最大切削深度为9mm,而现有技术取用Φ173mm的棒料,最大切削深度为23mm。因本实施例切削量少,既节省工时又提高工效。
3、改善机械性能
接头段1.1是加重钻杆核心部位,起到上接下联的作用,承担主要抗拉和抗扭强度,此部位经锻打后,金属纤维组织得到改善,有利于提高机械性能。
Claims (1)
1.一种加重钻杆两端接头段镦粗方法,其特征在于:等径圆柱形坯料(1)两端分别被镦粗成接头段(1.1),每一端镦粗分预镦粗和终镦粗两步完成,其步骤如下:
A1、首先将水平放置的坯料(1)一端伸入加热炉内,第一次加热至1060℃~1100℃,加热长度比接头段(1.1)净长度长20mm~50mm;
A2、从加热炉中抽出坯料(1),将已加热的接头段(1.1)转至预镦粗工位,坯料(1)已加热段轴向穿过模具(2)并外露;
A3、在坯料(1)定位、夹紧后,与模具(2)同轴的压力镦粗机镦头(3)轴向撞击坯料(1)已加热端,在模具(2)的约束下,加热段被镦粗至外径比接头段(1.1)外径小10mm~15mm;
B1、接着将水平放置的坯料(1)已作预镦粗的一端伸入加热炉内,再次加热至1020℃~1080℃,加热长度比接头段(1.1)净长度长20mm~50mm;
B2、从加热炉中抽出坯料(1)并转至终镦粗工位,坯料(1)已加热段轴向穿过模具(2)并外露;
B3、在坯料(1)定位、夹紧后,与模具(2)同轴的压力镦粗机镦头(3)再次轴向撞击坯料(1)已加热端,在模具(2)的约束下加热端被镦粗,其外径比接头段(1.1)外径大3mm~5mm,长度比接头段(1.1)净长度长10mm~15mm;
C、未镦粗的另一端重复A、B工序。
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