CN103691862A - 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

加重钻杆两端接头段镦粗方法
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  %左右，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：
Figure 181814DEST_PATH_IMAGE001
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 (2)

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。
2.根据权利要求1所述的加重钻杆两端接头段镦粗方法，其特征在于：所述加热炉为中频热感应炉。
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