RU2414983C2 - Method of oilwell tubing pipe-end upsetting - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used for producing oilwell tubing. Pipe-end upsetting is carried out by forming outer surface of upset part and zone arranged behind upset part, as well as inner surface of upset pipe-end. Forming of upset part outer surface and zone arranged there behind, is performed using upsetting die. Said die has cylindrical and taper sections to form upset part and taper section to form zone behind upset part. Upset pipe-end inner surface is formed by upsetting punch with section for aforesaid forming. OD of said section exceeds by 0.6-1.5 mm the rated ID of oilwell tubing smooth part. Note here that upsetting die and punch are used with due allowance for thermal expansion factor of upset metal making 1.0065 -1.0085.

EFFECT: upset pip-ends that do not require additional machining.

2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно способу высадки концов насосно-компрессорных труб.The invention relates to pipe rolling production, namely, a method of disembarking the ends of tubing.

Известен способ высадки концов насосно-компрессорных труб, включающий формирование высаженной части трубы при помощи высадочного инструмента (Экспресс-информация, ин-та Черметинформация, сер. «Трубное производство», 1981, вып.3, 12 с.), состоящего из двух половинок высадочных матриц и высадочного пуансона, предназначенного для получения утолщений на концах насосно-компрессорных труб.A known method of upsetting the ends of tubing, including the formation of the upset part of the pipe using the upsetting tool (Express information, Institute Chermetinformation, ser. "Pipe production", 1981, issue 3, 12 C.), consisting of two halves upsetting dies and upsetting punch, designed to obtain thickenings at the ends of tubing.

Недостатком данного способа является то, что высадочный инструмент и используемое оборудование для высадки концов (горизонтально ковочные машины ф. «Хазенклевер») не обеспечивают необходимой точности получения геометрических параметров высаженных концов. В случае задачи на высадку трубы с минусовыми допусками при высадке не произойдет полного заполнения высадочного калибра (незаполнения на высаженной части трубы), а при высадке труб с плюсовыми допусками образуется торцевой и боковой облой (из-за инерционности клапанов сброса давления на высадочный инструмент), для удаления которого требуется дополнительная механическая операция.The disadvantage of this method is that the upsetting tool and the equipment used for landing ends (horizontally forging machines f. "Hazenklever") do not provide the necessary accuracy in obtaining the geometric parameters of the upset ends. In the case of an upsetting pipe with minus tolerances during upsetting, the upset gauge will not be completely filled (non-filling on the upsetting part of the pipe), and when upsetting pipes with positive tolerances, an end and lateral gangway will form (due to the inertia of the pressure relief valves on the upsetting tool), the removal of which requires additional mechanical operation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ высадки концов труб, раскрытый в SU 95775, 01.01.1953, В21D 22/02 «Матрица и пуансон для комбинированной высадки концов труб наружу», включающий формирование наружной поверхности высаженной части трубы и зоны, расположенной за упомянутой высаженной частью, посредством высадочной матрицы и формирование внутренней поверхности высаженного конца трубы посредством высадочного пуансона.The closest in technical essence and the achieved result is the method of upsetting the ends of the pipes, disclosed in SU 95775, 01.01.1953, B21D 22/02 "Matrix and punch for combined upsetting of the ends of the pipes outside", including the formation of the outer surface of the upset part of the pipe and the zone located behind said upset portion, by means of the upsetting die, and forming an inner surface of the upset end of the pipe by the upsetting punch.

Недостатком данного способа является то, что изготовленные по данному способу трубы требуют дополнительной операции по механической обработке высаженных концов труб, так как без проведения механической обработки изготовленные трубы не соответствуют требованиям API 5CT/ISO 11960:2005, 8-е изд., «Требования к обсадным и насосно-компрессорным трубам. Технические условия. ISO 11960: 2004. Нефтегазовая промышленность. Стальные трубы, применяемые в качестве обсадных и насосно-компрессорных труб для скважин», ГОСТ 633-80 «Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним», ТУ 14-161-198-2002 «Трубы насосно-компрессорные с удлиненной наружной высадкой» по внутреннему и наружному диаметру высаженной части, по диаметру трубы на участке за высаженной частью, по непроходу шаблона при проверке внутреннего диаметра трубы, по наличию торцевого облоя.The disadvantage of this method is that the pipes made by this method require additional machining of the upset pipe ends, since without the machining the pipes made do not meet the requirements of API 5CT / ISO 11960: 2005, 8th ed., “Requirements for casing and tubing. Technical conditions ISO 11960: 2004. Oil and gas industry. Steel pipes used as casing and tubing for wells ", GOST 633-80" Tubing and couplings for them ", TU 14-161-198-2002" Tubing tubing with elongated outer upset " the inner and outer diameter of the planted part, by the diameter of the pipe in the area behind the planted part, by the template’s passage when checking the pipe’s inner diameter, by the presence of the end face.

Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного способа высадки концов насосно-компрессорных труб. Ожидаемый технический результат - получение высаженных концов, без дополнительной механической обработки, с геометрическими размерами в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.An object of the present invention is to provide a more efficient method for upsetting tubing ends. The expected technical result is the receipt of upset ends, without additional machining, with geometric dimensions in accordance with the requirements of normative and technical documentation.

Технический результат предлагаемого изобретения обеспечивается тем, что способ высадки концов насосно-компрессорных труб, включающий формирование наружной поверхности высаженной части насосно-компрессорной трубы и зоны, расположенной за упомянутой высаженной частью, посредством высадочной матрицы, выполненной с цилиндрическим и коническим участками для формирования высаженной части трубы и коническим участком для формирования зоны за высаженной частью, и формирование внутренней поверхности высаженного конца трубы посредством высадочного пуансона с участком упомянутого формирования, выполненным с наружным диаметром рабочей части, на 0,6-1,5 мм превышающим номинальный внутренний диаметр гладкой части насосно-компрессорной трубы, при этом используют высадочную матрицу и высадочный пуансон с учетом коэффициента теплового расширения высаживаемого металла 1,0065-1,0085.The technical result of the invention is ensured by the fact that the method of upsetting the ends of the tubing, including forming the outer surface of the upset portion of the tubing and the zone located behind the upset portion, by means of the upsetting matrix made with cylindrical and conical sections to form the upset portion of the pipe and a conical section for forming a zone behind the planted part, and forming the inner surface of the planted end of the pipe by a cage punch with a section of said formation made with an outer diameter of the working part 0.6-1.5 mm higher than the nominal inner diameter of the smooth part of the tubing, using a upsetting die and upsetting punch taking into account the coefficient of thermal expansion of the metal to be planted 1 , 0065-1.0085.

Предлагаемый способ высадки концов насосно-компрессорных труб осуществляется при помощи калибровки высадочной матрицы (фиг.1) и калибровки высадочного пуансона (фиг.2).The proposed method of upsetting the ends of the tubing is carried out using the calibration of the upsetting matrix (figure 1) and calibration of the upsetting punch (figure 2).

Калибровка высадочной матрицы, формирующая наружную поверхность высаженного конца трубы, состоит из 3-х участков:Calibration of the landing matrix, forming the outer surface of the upset end of the pipe, consists of 3 sections:

- цилиндрического (L₁) и конического (L₂) - формирующих высаженную часть трубы;- cylindrical (L ₁ ) and conical (L ₂ ) - forming the planted part of the pipe;

- конического (L₃) - формирующий зону за высаженной частью трубы; предотвращает "закусывание" (попадание металла трубы между матрицами) трубы и исключает на участке трубы за высаженной частью появление явного локального участка, выводящего наружный диаметр трубы за пределы плюсовых отклонений.- conical (L ₃ ) - forming a zone behind the planted part of the pipe; prevents "biting" (ingress of pipe metal between the matrices) of the pipe and excludes the appearance of an explicit local section in the pipe section behind the upset portion that displays the outer diameter of the pipe beyond positive deviations.

Калибровка высадочного пуансона, формирующая внутреннюю поверхность высаженного конца трубы, состоит из следующих участков:Calibration of the upsetting punch forming the inner surface of the upset end of the pipe consists of the following sections:

- участка длиной (l1) с диаметрами (d1 и d2), предназначенного для формирования внутренней поверхности высаженного конца; выполненного диаметрами (d1 и d2), на 0,6-1,5 мм превышающими номинальный внутренний диаметр гладкой части трубы (рабочая часть высадочного пуансона);- a section of length (l1) with diameters (d1 and d2) intended to form the inner surface of the upset end; made with diameters (d1 and d2), 0.6-1.5 mm greater than the nominal inner diameter of the smooth part of the pipe (working part of the upsetting punch);

- участка длиной (l₂) с диаметрами (d₂ и d₃) - обеспечивающего свободное прохождение пики пуансона в холодный участок трубы «без закусывания»;- portion of the length (l ₂₎ with diameters (d ₂ and d ₃₎ - providing the free passage of peaks of the punch in cold portion "without biting"pipe;

- участка длиной (l₃) с диаметрами (d₃ и d₄) - обеспечивающего в начальный период высадки конца трубы (стадия распрессовки) устойчивое состояние профиля трубы, предотвращающее образование складок, ужимов.- a section of length (l ₃ ) with diameters (d ₃ and d ₄ ) - providing a steady state of the profile of the pipe in the initial period of disembarkation of the end of the pipe (stage of extrusion), preventing the formation of wrinkles, clamps.

Расчет калибровки высадочного инструмента производился при коэффициенте теплового расширения высаживаемого металла 1,0065-1,0085. Применение значений коэффициента теплового расширения металла более 1,0085 или менее 1,0065 не обеспечивало требований нормативно-технической документации, предъявляемых к геометрическим размерам высаженной части.Calculation of the calibration of the upsetting tool was carried out with a coefficient of thermal expansion of the planted metal of 1.0065-1.0085. The use of values of the coefficient of thermal expansion of the metal of more than 1.0085 or less than 1.0065 did not meet the requirements of normative and technical documentation for the geometric dimensions of the planted part.

Предлагаемый способ высадки концов насосно-компрессорных труб осуществляется следующим образом.The proposed method of landing ends of the tubing is as follows.

Для высадки концов труб высадочный инструмент устанавливают в гидравлический пресс. В исходном положении половинки высадочных матриц раздвинуты. Нагретый конец трубы вставляют в калибр матрицы и свободно ориентируют в нем. Посредством силового устройства половинки матрицы смыкаются и блокируются от раздвижения. Высадочный пуансон, отцентрированный относительно оси калибра матрицы, перемещается к матрице и производится процесс высадки конца трубы до полного заполнения высадочного калибра, образованного высадочной матрицей и высадочным пуансоном. Далее пуансон отходит из зоны высадки, половинки матрицы размыкаются и труба с высаженным концом извлекается из пресса. После охлаждения высаженные концы, без дополнительной механической обработки, соответствуют требованиям нормативно-технической документации по геометрическим размерам.To upset the ends of the pipes, the upsetting tool is installed in a hydraulic press. In the initial position, the halves of the landing matrices are apart. The heated end of the pipe is inserted into the caliber of the matrix and freely oriented in it. By means of a power device, the halves of the matrix are closed and blocked from sliding. The upsetting punch, centered on the axis of the caliber of the matrix, moves to the matrix and the process of disembarking the end of the pipe is completed until the upsetting gauge formed by the upsetting die and upsetting punch is completely filled. Next, the punch leaves the landing zone, the halves of the matrix open and the pipe with the upset end is removed from the press. After cooling, the upset ends, without additional mechanical processing, meet the requirements of normative and technical documentation for geometric dimensions.

Способ, опробованный и примененный на высадочном гидравлическом прессе фирмы "SMS Мееr", при высадке концов насосно-компрессорных труб размером 73×5,5 мм (73,02×5,51 мм), в объеме 1000 т, позволил получить 100% соответствие требованиям нормативно-технической документации по геометрическим размерам высаженной части без дополнительной механической обработки, а именно: фактический наружный диаметр цилиндрической части высадки находился в пределах 79,2-79,6 мм (требования ГОСТ 633-80: 78,6^+1,5 мм; API 5CT: 78,59^+l,59 мм); фактический наружный диаметр трубы на участке за высаженной частью находился в пределах 74,0-74,4 мм (требование 633-80: 73

мм; API 5СТ: 73,02

мм); фактический внутренний диаметр высаженной части находился в пределах 61,4-61,9 мм и обеспечивал прохождение шаблона оправки диаметром 60,5^+0,25 мм по ГОСТ 633-80 и диаметром 59,62^+0,25 мм по требованиям API 5CT.The method, tested and applied on the SMS Märter hydraulic press, when the ends of tubing tubing measuring 73 × 5.5 mm (73.02 × 5.51 mm), in the amount of 1000 t, made it possible to obtain 100% compliance the requirements of normative and technical documentation on the geometric dimensions of the planted part without additional mechanical processing, namely: the actual outer diameter of the cylindrical part of the landing was within 79.2-79.6 mm (requirements of GOST 633-80: 78.6 ^+1.5 mm ; API 5CT: 78.59 ^{+ l, 59} mm); the actual outer diameter of the pipe in the area behind the planted part was in the range 74.0-74.4 mm (requirement 633-80: 73

mm; API 5CT: 73.02

mm) the actual inner diameter of the planted part was in the range of 61.4-61.9 mm and provided the passage of the mandrel template with a diameter of 60.5 ^+0.25 mm according to GOST 633-80 and a diameter of 59.62 ^+0.25 mm according to the requirements of API 5CT.

Claims (1)

Способ высадки концов насосно-компрессорных труб, включающий формирование наружной поверхности высаженной части насосно-компрессорной трубы и зоны, расположенной за упомянутой высаженной частью, посредством высадочной матрицы и формирование внутренней поверхности высаженного конца насосно-компрессорной трубы посредством высадочного пуансона, отличающийся тем, что формирование наружной поверхности высаженной части трубы и зоны, расположенной за высаженной частью, осуществляют посредством высадочной матрицы, выполненной с цилиндрическим и коническим участками для формирования высаженной части трубы и коническим участком для формирования зоны за высаженной частью, а внутреннюю поверхность высаженного конца трубы формируют посредством высадочного пуансона с участком для упомянутого формирования, выполненным с наружным диаметром рабочей части, на 0,6-1,5 мм превышающим номинальный внутренний диаметр гладкой части насосно-компрессорной трубы, при этом используют высадочную матрицу и высадочный пуансон с учетом коэффициента теплового расширения высаживаемого металла 1,0065-1,0085. A method of upsetting the ends of tubing, including forming the outer surface of the upset portion of the tubing and the zone located behind said upsetting portion by means of the upsetting matrix and forming the inner surface of the upset end of the tubing by means of the upsetting punch, characterized in that the formation of the outer the surface of the planted part of the pipe and the zone located behind the planted part, is carried out by means of a planting matrix made with a cylinder conical sections for forming the planted part of the pipe and a conical section for forming the zone behind the planted part, and the inner surface of the planted end of the pipe is formed by means of a landing punch with a section for said formation made with an outer diameter of the working part of 0.6-1.5 mm exceeding the nominal inner diameter of the smooth part of the tubing, using the upsetting die and upsetting punch, taking into account the coefficient of thermal expansion of the planted met Alla 1.0065-1.0085.

Images