CN203356946U - 一种石油整体加重钻杆的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种石油整体加重钻杆的制造设备，包括卧式液压机组，卧式液压机组机身上设置有加紧油缸、挤压油缸、夹紧装置和限定原料管管端形状的模具单元，加紧油缸上设置有纵向滑动的主滑块，原料管安装在夹紧装置内，主滑块纵向滑动压紧夹紧装置将原料管固定；挤压油缸上设置有横向滑动的侧滑块，侧滑块上设置有对原料管的管端横向镦粗加厚的挤压凸模。本实用新型的石油整体加重钻杆的制造方法与现有的石油整体加重钻杆制造方法相比，节省了原料，降低了生产成本，提高了生产效率，且经此设备原料被再次锻造加工后，提高了材料本身的横向冲击功，从而改善了产品的力学性能。
Description
技术领域
本实用新型属于石油开采加工设备领域，具体涉及一种石油整体加重钻杆的制造设备。
背景技术
石油整体加重钻杆是石油钻具中钻柱的主要构建部件，起到钻杆和钻铤过渡的作用，对其材料的机械性能有着严格的要求。由于石油整体加重钻杆非常长，其结构由中间管体和管体两端的接头部分组成，管体两端接头部位直径大，中间管体部位直径小，钢厂不能生产此种结构的原材料。
目前，生产石油整体加重钻杆需购买直径略大于接头部位的棒料，通过热处理、钻深孔和车外圆的机械加工方法进行制造得出。该方法存在严重浪费材料、产品芯部力学性能低和加工效率低等缺点。随着能源与材料的短缺，市场竞争的日趋激烈，直接采用上述机械加工方法制造石油整体加重钻杆难以满足材料降耗的行业要求。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种提高生产效率、降低生产成本、改善力学性能的石油整体加重钻杆的制造设备。
为实现上述目的，本实用新型一种石油整体加重钻杆的制造设备，包括卧式液压机组，卧式液压机组机身上设置有加紧油缸、挤压油缸、夹紧装置和限定原料管管端形状的模具单元，加紧油缸上设置有纵向滑动的主滑块，原料管安装在夹紧装置内，主滑块纵向滑动压紧夹紧装置将原料管固定；挤压油缸上设置有横向滑动的侧滑块，侧滑块上设置有对原料管的管端横向镦粗加厚的挤压凸模。
进一步，所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置，其中，上夹紧装置设置在所述主滑块上，下夹紧装置设置在上夹紧装置下方对应的机身上。
进一步，所述模具单元包括上半凹模和下半凹模，上半凹模设置在所述主滑块上，下半凹模设置在上半凹模下方对应的机身上，上半凹模和下半凹模对应于所述原料管的管端。
进一步，所述加紧油缸和所述挤压油缸集中控制，设置有手动和自动两种控制装置。
进一步，所述加紧油缸和所述挤压油缸设置有定程和定压两种设定装置。
进一步，所述加紧油缸和所述挤压油缸设置有快速和慢速控制装置。
进一步，所述上夹紧装置和所述下夹紧装置配套闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径由锻造管料外径确定。
进一步，所述上半凹模和所述下半凹模配套闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径由锻造要求确定；所述挤压凸模前端圆柱体直径由锻造管料孔径确定。
进一步，所述上半凹模、所述下半凹模和所述挤压凸模构成模锻模具组合使用，模锻模具组成、大小和形状由锻造要求确定或替换。
进一步，所述原料管放置在下夹紧装置上，启动所述加紧油缸，所述上夹紧装置和上半凹模移动，所述上夹紧装置和下夹紧装置闭合夹紧原料管，启动挤压油缸，所述挤压凸模挤压管端加厚成形。
本实用新型的石油整体加重钻杆的制造方法与现有的石油整体加重钻杆制造方法相比，节省了原料，降低了生产成本，提高了生产效率，且经此设备原料被再次锻造加工后，提高了材料本身的横向冲击功，从而改善了产品的力学性能。
附图说明
图1为使用本发明方法的管料变化示意图一；
图2为使用本发明方法的管料变化示意图二；
图3为使用本发明方法的管料变化示意图三；
图4为使用本发明方法的管料变化示意图四；
图5为使用现有常规方法的棒料变化示意图一；
图6为使用现有常规方法的棒料变化示意图二；
图7为使用现有常规方法的棒料变化示意图三；
图8为油整体加重钻杆的制造设备的结构示意图；
图9为夹紧装置、模具单元的结构示意图；
其中，1为机身，2为加紧油缸，3为挤压油缸，4为主滑块，5为上夹紧装置，6为下夹紧装置，7为下半凹模，8为上半凹模，9为侧滑块，10为挤压凸模，11为原料管料。
具体实施方式
下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
实施例
以本实用新型方法制造常规5号石油整体加重钻杆（φ174mm×φ70mm×9700mm）为例，使用本实用新型方法的管料变化示意图如1至图4所示。首先管料选用φ140mm×φ70mm×10800mm的管料（重970kg）作为锻造原料，对管端加热处理后，使用图3所示的设备将管端镦粗加厚至外径174mm。然后通过调质热处理后，精镗管料内孔并精车外圆，使管料内孔径和外径都达到5号石油整体加重钻杆的标准尺寸。最后车出所需的螺纹，得到最终的5号石油整体加重钻杆产品（φ174mm×φ70mm×9700mm，重727kg），即使用本实用新型设备和方法制造一支5号石油整体加重钻杆所需原材料970kg，成品5号石油整体加重钻杆重量为727kg，材料损耗243kg。
上述方法所使用的管端镦粗加厚设备如图8、图9所示，包括卧式液压机组，卧式液压机组机身1上设置有两个1000吨的加紧油缸2、一个1000吨的挤压油缸3、夹紧装置和限定原料管管端形状的模具单元，加紧油缸2上设置有纵向滑动的主滑块4，原料管11安装在夹紧装置内，夹紧装置包括上夹紧装置5和下夹紧装置6，其中，上夹紧装置5设置在所述主滑块4上，下夹紧装置6设置在上夹紧装置5下方对应的机身2上。原料管11放置在下夹紧装置6上，主滑块4纵向滑动压紧夹紧装置将原料管11固定。
限定原料管11管端形状的模具单元包括上半凹模8和下半凹模7，上半凹模8设置在所述主滑块4上，下半凹模7设置在上半凹模8下方对应的机身2上，上半凹模8和下半凹模7对应于所述原料管11的管端。
挤压油缸3上设置有横向滑动的侧滑块9，侧滑块9上设置有对原料管11的管端横向镦粗加厚的挤压凸模10，挤压凸模10前端为圆柱体结构，其直径为70mm，与原料管料11孔径相同。
当启动加紧油缸时，主滑块2连带上夹紧装置5和上半凹模8向下滑动。最终上夹紧装置5与下夹紧装置6闭合夹紧原料管11，闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径为140mm，与原料管料11外径相同。上半凹模8与下半凹模7闭合，闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径为174mm，与锻造后管端直径相同。当侧滑块9滑动至下夹紧凹模7附近时，挤压凸模10的前端进入到管料11孔径中，起支撑孔径的作用。
上半凹模8、下半凹模7和挤压凸模10构成模锻模具组合使用，模锻模具组成、大小和形状可根据锻造要求确定或替换。加紧油缸2和挤压油缸3集中控制，设置有手动和自动两种控制装置，并设置有定程和定压两种设定装置以及快速和慢速控制装置。
使用本实用新型方法制造石油整体加重钻杆，机械加工余量大大减少，内孔与外圆只需进行精加工即可，故其生产效率以管端加厚的产量为准，经实验使用本实用新型的设备，每天至少能锻造加重钻杆100支，每月至少可生产加重钻杆3000支，生产效率明显提高。且原料被再次锻造加工后，提高了材料本身的横向冲击功，从而改善了产品的力学性能，提高了产品的抗疲劳强度。
对比例
同样，以使用现有常规方法制造5号石油整体加重钻杆（φ174mm×φ70mm×9700mm）为例，进行对比说明，使用现有常规方法的棒料变化示意图如图5至图7所示。现有常规方法选用φ175mm×9700mm的圆棒料（重1830kg）作为原料，将此圆棒料进行调质热处理后，对圆棒料较直。然后将圆棒料进行深孔钻，钻出所需的通孔，随后粗车、精车其外圆，最后车出所需的螺纹，得到最终的5号石油整体加重钻杆产品（φ174mm×φ70mm×9700mm，重727kg），即使用现有常规方法制造一支5号石油整体加重钻杆所需原材料1830kg，成品5号石油整体加重钻杆重量为727kg，材料损耗1103kg。
可以得出，使用本实用新型方法制造得到的5号石油整体加重钻杆比现有常规方法节省原材料860kg/支，按每吨钢材6500元计算，每支可节省成本5590元。
使用现有常规方法制造石油整体加重钻杆，由于使用的原材料是粗的实心棒料，钻孔和车外圆的机械加工量很大，根据实际经验，如工厂配备4台深孔钻，6台外圆车床，每月最多可生产加重钻杆450支，与上述使用本实用新型设备和方法制造的产量相比，可提高生产效率6.6倍。
虽然，上文中已经用一般性说明和具体实施方式对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改和改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改和改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种石油整体加重钻杆的制造设备，其特征在于，包括卧式液压机组，卧式液压机组机身上设置有加紧油缸、挤压油缸、夹紧装置和限定原料管管端形状的模具单元，加紧油缸上设置有纵向滑动的主滑块，原料管安装在夹紧装置内，主滑块纵向滑动压紧夹紧装置将原料管固定；挤压油缸上设置有横向滑动的侧滑块，侧滑块上设置有对原料管的管端横向镦粗加厚的挤压凸模。
2.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述夹紧装置包括上夹紧装置和下夹紧装置，其中，上夹紧装置设置在所述主滑块上，下夹紧装置设置在上夹紧装置下方对应的机身上。
3.如权利要求2所述的制造设备，其特征在于，所述模具单元包括上半凹模和下半凹模，上半凹模设置在所述主滑块上，下半凹模设置在上半凹模下方对应的机身上，上半凹模和下半凹模对应于所述原料管的管端。
4.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述加紧油缸和所述挤压油缸集中控制，设置有手动和自动两种控制装置。
5.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述加紧油缸和所述挤压油缸设置有定程和定压两种设定装置。
6.如权利要求1所述的制造设备，其特征在于，所述加紧油缸和所述挤压油缸设置有快速和慢速控制装置。
7.如权利要求2所述的制造设备，其特征在于，所述上夹紧装置和所述下夹紧装置配套闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径由锻造管料外径确定。
8.如权利要求3所述的制造设备，其特征在于，所述上半凹模和所述下半凹模配套闭合后成挖空圆柱结构，圆柱直径由锻造要求确定；所述挤压凸模前端圆柱体直径由锻造管料孔径确定。
9.如权利要求3所述的制造设备，其特征在于，所述上半凹模、所述下半凹模和所述挤压凸模构成模锻模具组合使用，模锻模具组成、大小和形状由锻造要求确定或替换。
10.如权利要求3所述的制造设备，其特征在于，所述原料管放置在下夹紧装置上，启动所述加紧油缸，所述上夹紧装置和上半凹模移动，所述上夹紧装置和下夹紧装置闭合夹紧原料管，启动挤压油缸，所述挤压凸模挤压管端加厚成形。
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