CN114985655A - 一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采修井技术领域，特别涉及一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法。该方法通过钢管在管端对齐后，经过两次加热和一次补充均热，进行一道次的管端镦粗，再返回补充均热，进行二道次的管端镦粗，完成钢管端头局部加厚工艺流程。本发明采用四次加热两道次镦粗工艺完成管端加厚，不但提高了生产率、降低了制造成本、减小生产空间，而且解决了反复加热和多道次镦粗带来热损和黑皮等质量问题。
Description
技术领域
本发明属于石油管材加工技术领域，特别涉及一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法。
背景技术
油气在勘探钻采和运输时需要将大量的管材采用螺纹的形式连接起来。油套管和钻杆在连接使用时，为了保证连接薄弱处的高强度、抗拉及抗疲劳性能，螺纹加工采用等强度理论，即对钢管连接端头进行局部镦粗增大壁厚，再进行车丝加工。
目前的钢管管端加厚尤其是钻杆，普遍采用七次以上加热，三道次以上的管端加厚。几道次的管端加厚即需要几台压机并排布置，以尽可能减少加热次数进行钢管端头加厚；若单台压机要完成钢管管端加厚，需要完成一道次的加热镦粗后，更换模具再进行第二道次的加热镦粗，再更换模具进行第三次或第四次加热镦粗。不合理的镦粗工艺、反复加热和多道次镦粗也会导致管端热损严重、黑皮夹层明显，影响车丝和端头连接性能。同时，传统的工艺流程降低了工业化生产率，加大了设备配置和占地空间，增加了能耗和人工。
发明内容
针对目前钢管管端加厚工艺流程繁杂、反复加热、多道次换模镦粗导致管端热损严重、黑皮夹层明显，影响车丝和端头连接性能的技术问题，本发明的目的是提供一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，该方法工艺简单，采用两道次镦粗工艺完成管端加厚，通过三工位的中频感应加热炉和两工位的单台压机代替原七工位的中频感应加热炉和三台并排布置的单工位压机，不但提高了生产率、降低了制造成本、减小生产空间，而且解决了反复加热和多道次镦粗带来热损和黑皮等质量问题。
本发明的技术方案在于：一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，包括以下步骤：
S1：将待加工的第N根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，并依次进入第一加热炉、第二加热炉加热，然后进入第三加热炉加热并做均温处理；
S2：待加工的第N根钢管在第三加热炉均温处理后，送入加厚工位，进入压机内的一道次模腔的第一夹紧加厚模内，经第一冲头冲压完成第一道次管端镦粗；
S3：完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，压机切换二道次模腔，同时将待加工的第N根钢管返回第三加热炉补充加热并均温处理；
S4：待加工的第N根钢管在第三加热炉补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位，进入压机内的二道次模腔的第二夹紧加厚模内，经第二冲头冲压完成第二道次管端镦粗；
S5：完成第二道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，第N根钢管完成管端加厚作业，压机切换一道次模腔，继续进行第N+1根钢管管端加厚。
所述步骤S1中第一加热炉、第二加热炉加热，第三加热炉均采用中频感应加热，加热频率范围1000Hz~2500Hz。
所述步骤S1中第一加热炉将待加工的第N根钢管加热的温度范围为500~700 ℃，第二加热炉加热将待加工的第N根钢管加热的温度范围为900~1100 ℃，第三加热炉将待加工的第N根钢管加热并均温1200±10 ℃。
所述步骤S1中，待加工的第N根钢管步进前移至第一加热炉时，第N+1根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管步进前移至第二加热炉，第N+1根钢管步进前移至第一加热炉，此时第N+2根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管步进前移至第三加热炉，第N+1根钢管步进前移至第二加热炉，第N+2根钢管步进前移至第一加热炉，第N+3根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐。
所述步骤S1中第一加热炉、第二加热炉加热同时工作，第三加热炉单独工作。
所述步骤S2中第一冲头冲压完成第一道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
所述步骤S3中完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，一道次镦粗余温为500~600 ℃，然后返回第三加热炉补充加热并均温1200±10 ℃。
所述步骤S4中第二冲头冲压完成第二道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
所述步骤S4中，待加工的第N根钢管在第三加热炉补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位时，第N+1根钢管步进前移至第三加热炉，第N+2根钢管步进前移至第二加热炉，第N+3根钢管步进前移至第一加热炉，第N+4根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐。
本发明的技术效果在于：
1.本发明采用两道次短流程镦粗工艺完成管端加厚，三工位的中频感应加热炉和两工位的单台压机代替原七工位的中频感应加热炉和三台并排布置的单工位压机，不但提高了生产率、减小生产空间，而且解决了反复加热和多道次镦粗带来热损和黑皮等质量问题。
2.本发明待加工的钢管经过上料对齐、两次中频加热和两次中频均温补温，由单台压机完成管端镦粗，工艺简单，减小生产空间，降低了制造成本。
3.本发明第N根钢管在进行镦粗加工时，第N+1支和第N+2根钢管在镦粗生产线进行加热，生产线连续工作，工艺紧凑，提高了生产率。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法的流程图。
图2为本发明实施例一种采用两道次镦粗的钢管管端加厚装置结构示意图。
图3为本发明实施例 ∅139.7x9.17两道次镦粗工艺图。
附图标记： 1、上料对齐工位；2、第一加热炉；3、第二加热炉；4、第三加热炉；5、第N根钢管；6、加厚工位；7、第二夹紧加厚模；8、第一夹紧加厚模；9、第一冲头；10-第二冲头。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，包括以下步骤：
S1：将待加工的第N根钢管5在上料对齐工位1进行钢管端部对齐，并依次进入第一加热炉2、第二加热炉加热3，然后进入第三加热炉4加热并做均温处理；
S2：待加工的第N根钢管5在第三加热炉4均温处理后，送入加厚工位6，进入压机内的一道次模腔的第一夹紧加厚模8内，经第一冲头9冲压完成第一道次管端镦粗；
S3：完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管5后退定位至加厚工位6，压机切换二道次模腔，同时将待加工的第N根钢管5返回第三加热炉4补充加热并均温处理；
S4：待加工的第N根钢管5在第三加热炉4补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位6，进入压机内的二道次模腔的第二夹紧加厚模7内，经第二冲头10冲压完成第二道次管端镦粗；
S5：完成第二道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管5后退定位至加厚工位6，第N根钢管5完成管端加厚作业，压机切换一道次模腔，继续进行第N+1根钢管管端加厚。
本发明采用两道次镦粗工艺完成管端加厚，三工位的中频感应加热炉和两工位的单台压机代替原七工位的中频感应加热炉和三台并排布置的单工位压机，不但提高了生产率、减小生产空间，而且解决了反复加热和多道次镦粗带来热损和黑皮等质量问题
所述步骤S1中第一加热炉2、第二加热炉3加热，第三加热炉4均采用中频感应加热，加热频率范围1000Hz~2500Hz。
钢管壁厚范围为3~10mm适用于中频感应加热，非接触式加热，加热温度高效率高，可以进行端头局部加热，温度控制容易加热均匀。
所述步骤S1中第一加热炉2将待加工的第N根钢管5加热的温度范围为500~700℃，第二加热炉3加热将待加工的第N根钢管5加热的温度范围为900~1100 ℃，第三加热炉4将待加工的第N根钢管5加热并均温1200±10 ℃。
钢管分段加热，提高生产节拍。提高加热温度，减小变形抗力，均温1200±10 ℃，减小金属流动异常。
所述步骤S1中，待加工的第N根钢管5步进前移至第一加热炉时，第N+1根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管5步进前移至第二加热炉，第N+1根钢管步进前移至第一加热炉，此时第N+2根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管步5进前移至第三加热炉，第N+1根钢管步进前移至第二加热炉，第N+2根钢管步进前移至第一加热炉，第N+3根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐。
本发明第N根钢管在进行镦粗加工时，第N+1支和第N+2根钢管在镦粗生产线进行加热，生产线连续工作，工艺紧凑，提高了生产率。
所述步骤S1中第一加热炉2、第二加热炉3加热同时工作，第三加热炉4单独工作。
所述步骤S2中第一冲头8冲压完成第一道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
镦粗后吹扫防止氧化铁皮落入模腔再次镦粗夹渣，冷却防止模具个钢管粘连便于形成石墨润滑膜并进行，采用石墨润滑减小模具和钢管的相对阻力。
所述步骤S3中完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管5后退定位至加厚工位6，一道次镦粗余温为500~600 ℃，然后返回第三加热炉4补充加热并均温1200±10℃。
一道次镦粗余温为500~600 ℃，利于镦粗余热进行补充加热，减小工艺流程，提高加热效率。
所述步骤S4中第二冲头7冲压完成第二道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
所述步骤S4中，待加工的第N根钢管5在第三加热炉4补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位6时，第N+1根钢管步进前移至第三加热炉4，第N+2根钢管步进前移至第二加热炉3，第N+3根钢管步进前移至第一加热炉2，第N+4根钢管在上料对齐工位1进行钢管端部对齐。
本发明第N根钢管在进行镦粗加工时，第N+1支和第N+2根钢管在镦粗生产线进行加热，生产线连续工作，工艺紧凑，提高了生产率。
实施例2
以∅139.7x9.17mm钻杆为例，采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，对其进行管端加厚。如图3所示。具体过程如下：
S1：将待加工的钻杆在上料对齐工位进行钻杆端部对齐，并依次进入第一加热炉、第二加热炉加热，然后进入第三加热炉加热并做均温处理；
S2：待加工的钻杆在第三加热炉均温处理后，送入加厚工位，进入压机内的一道次模腔的第一夹紧加厚模内，经第一冲头冲压完成第一道次管端镦粗，管端变为∅144x14.1mm；
S3：完成第一道次管端镦粗后，将待加工的钻杆后退定位至加厚工位，压机切换二道次模腔，同时将待加工的钻杆返回第三加热炉补充加热并均温处理；
S4：待加工的钻杆在第三加热炉补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位，进入压机内的二道次模腔的第二夹紧加厚模内，经第二冲头冲压完成第二道次管端镦粗，管端变为∅150.2x29.6mm；
S5：完成第二道次管端镦粗后，将待加工的钻杆后退定位至加厚工位，完成钻杆管端加厚作业，压机切换一道次模腔，继续进行下一根钻杆管端加厚。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将待加工的第N根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，并依次进入第一加热炉、第二加热炉加热，然后进入第三加热炉加热并做均温处理；
S2：待加工的第N根钢管在第三加热炉均温处理后，送入加厚工位，进入压机内的一道次模腔的第一夹紧加厚模内，经第一冲头冲压完成第一道次管端镦粗；
S3：完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，压机切换二道次模腔，同时将待加工的第N根钢管返回第三加热炉补充加热并均温处理；
S4：待加工的第N根钢管在第三加热炉补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位，进入压机内的二道次模腔的第二夹紧加厚模内，经第二冲头冲压完成第二道次管端镦粗；
S5：完成第二道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，第N根钢管完成管端加厚作业，压机切换一道次模腔，继续进行第N+1根钢管管端加厚。
2.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S1中第一加热炉、第二加热炉加热，第三加热炉均采用中频感应加热，加热频率范围1000Hz~2500Hz。
3.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S1中第一加热炉将待加工的第N根钢管加热的温度范围为500~700 ℃，第二加热炉加热将待加工的第N根钢管加热的温度范围为900~1100 ℃，第三加热炉将待加工的第N根钢管加热并均温1200±10 ℃。
4.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S1中，待加工的第N根钢管步进前移至第一加热炉时，第N+1根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管步进前移至第二加热炉，第N+1根钢管步进前移至第一加热炉，此时第N+2根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐，第N根钢管步进前移至第三加热炉，第N+1根钢管步进前移至第二加热炉，第N+2根钢管步进前移至第一加热炉，第N+3根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐。
5.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S1中第一加热炉、第二加热炉加热同时工作，第三加热炉单独工作。
6.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S2中第一冲头冲压完成第一道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
7.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S3中完成第一道次管端镦粗后，将待加工的第N根钢管后退定位至加厚工位，一道次镦粗余温为500~600 ℃，然后返回第三加热炉补充加热并均温1200±10 ℃。
8.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S4中第二冲头冲压完成第二道次管端镦粗后进行模具吹扫、模具冷却、模具更换并进行模具润滑。
9.根据权利要求1所述一种采用两道次镦粗的钢管管端短流程加厚方法，其特征在于：所述步骤S4中，待加工的第N根钢管在第三加热炉补充加热并均温处理后，再次送入加厚工位时，第N+1根钢管步进前移至第三加热炉，第N+2根钢管步进前移至第二加热炉，第N+3根钢管步进前移至第一加热炉，第N+4根钢管在上料对齐工位进行钢管端部对齐。
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