CN115592355A - 一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 - Google Patents
一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115592355A CN115592355A CN202211167441.1A CN202211167441A CN115592355A CN 115592355 A CN115592355 A CN 115592355A CN 202211167441 A CN202211167441 A CN 202211167441A CN 115592355 A CN115592355 A CN 115592355A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- controlled
- sealing surface
- machining
- cutting
- thread
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 114
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 162
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 101
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 79
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012797 qualification Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 9
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 9
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/08—Casing joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
- B23P2700/11—Joints, e.g. ball joints, universal joints
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Turning (AREA)
Abstract
本发明公开了一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用,所述方法包括,加工接箍的内螺纹和内密封面,所述内密封面设置于内螺纹端部;加工油管管体的外螺纹和外密封面,所述外密封面设置于外螺纹端部;所述接箍的内螺纹与所述油管管体的外螺纹配合;所述接箍的内密封面与所述油管管体的外密封面配合。本发明有效地克服了耐蚀石油油管接头加工时的刀具损耗大、接头合格率低等缺点,满足了石油天然气油管管接头的生产,降低了生产成本,提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金、机械加工技术领域,尤其涉及一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用。
背景技术
世界上约1/3的油气田中都含有H2S、CO2等腐蚀介质。在石油天然气勘探开采中,对耐蚀合金管材需求较大。由于高含硫油气田埋藏深,普遍存在高温、高压、高腐蚀(三高)环境,油管接头处要经受拉伸、压缩、弯曲、内外高压、高温-低温等交变载荷,必须使用可靠性高的油井管特殊螺纹接头产品。油管管柱主要起采集石油天然气的通道,对油管要求很苛刻,在具体使用时,要求油管能承受各种弯曲、拉伸、压缩和内压复合载荷,以及石油天然气的腐蚀介质影响,保证油管柱的结构安全性和密封安全性能,其质量还要保证能够维持一定的开采年限。而石油油管是通过接头螺纹将一支支管子连接起来,形成数千米的管柱。油管接头的加工,主要是将相应材料的管坯(经过冶炼、锻造、轧管、热处理等)进行接箍和管体的螺纹、金属密封面加工,以及表面处理,通过接头按推荐扭矩上扣,通过螺纹连接保证管柱强度,金属密封面的过盈配合,达到一定的接触应力,保证管柱的密封性能,达到接头的设计使用性能要求(管柱的连接强度,抗内压性能等),并通过相关的实物性能试验。
石油天然气耐蚀合金油管接头的加工,主要应用在高强度钢管材料上,对石油油管接头的加工分为两部分:一、接头内螺纹和金属密封面的加工:对管坯采用切断、外拔、内镗、车丝、密封面加工等工序;二、接头外螺纹和金属密封面的加工:对管体外表面进行扒荒、车丝、内镗、密封面加工等工序,采用传统的加工工艺(切削用量、冷切方式和装夹方式),由于耐蚀的石油油管接头的材料特性与普通钢管有很大不同,同时对接头的螺纹尺寸公差、金属密封面要求很严。加工时出现刀具损耗大、接头加工合格率低等问题。
正因该材料具有高强度、高塑性和高韧性的特性,以及需要加工的石油管接头有高精度要求,在实际加工过程中,造成加工螺纹过程散热差,致使螺纹梳刀(专用刀具)磨损加快,寿命缩短;同时,在切削力作用下,产生变形,使加工螺纹表面产生回弹,使螺纹梳刀的后面与已加工表面产生强烈磨损,导致粘结、扩散,很快磨损,刀具损坏,导致接头合格率低;在加工金属密封面时,由于在精加工金属表面时,采用菱形刀具的刀尖圆弧度0.8mm半径较小,极易产生刀具损坏,造成加工金属密封面表面时出现划道等缺陷,从而造成接头加工废品,导致加工合格率不高,使刀具和接头材料损失较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用,极大减少了传统增压器对于气体的损耗,提高了增压效率,缩短了增压时间。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种耐蚀合金油管接头加工方法,所述方法包括,
加工接箍的内螺纹和内密封面,所述内密封面设置于内螺纹端部;
加工油管管体的外螺纹和外密封面,所述外密封面设置于外螺纹端部;
所述接箍的内螺纹与所述油管管体的外螺纹配合;
所述接箍的内密封面与所述油管管体的外密封面配合,其中,
加工接箍的内螺纹:多次粗车内螺纹,切削速度控制在80-100m/min,每次吃刀深度在0.10-0.15mm;对粗车后内螺纹进行多次精车,切削速度控制在100-120m/min,每次吃刀深度控制在0.08mm-0.10mm,其中,精车或粗车内螺纹进给量控制在3.175mm/转;
加工内密封面:对加工完成内螺纹的接箍进行内密封面粗加工,切削速度控制在90-100m/min,车削余量控制在0.32-0.54mm,进给量控制在0.36-0.46mm/转;对完成粗加工的接箍内密封面进行精加工,切削速度控制在90-100m/min,吃刀深度控制在0.22-0.26mm,进给量控制在0.06-0.07mm/转;
加工油管管体的外螺纹包括:多次粗车外螺纹,切削速度控制在60-80m/min,每次吃刀深度控制在0.40-0.60mm;对粗车后的外螺纹进行精车,切削速度控制在80-100m/min,吃刀深度控制在0.30-0.40mm;进给量为3.175mm/转;
加工外密封面包括:对加工完成外螺纹的油管管体进行外密封面粗加工,切削速度控制在80-90m/min,车削余量控制在0.4-0.6mm,进给量控制在0.40-0.52mm/转;对完成粗加工的外密封面进行精加工,切削速度控制在80-90m/min,吃刀深度控制在0.15-0.20mm,进给量控制在0.06-0.08mm/转。
进一步地,所述方法还包括,
在接箍的内螺纹和内密封面加工之前,对接箍坯料进行切断、粗车以及内镗,其中,粗车和内镗的加工工艺包括切削速度在50-90mm/m,切削深度在0.40-0.60mm,进给量在0.60-0.80mm/转。
进一步地,粗车和内镗的加工参数包括,切削速度控制在60-80mm/m,切削深度控制在0.45-0.55mm,进给量为控制在0.65-0.75mm/转。
进一步地,加工接箍的内螺纹,采用两齿粗车螺纹梳刀进行多次粗车,切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.12-0.14mm;采用两尺精车螺纹进行两次精车,两次精车的切削速度控制在105-115m/min,第一次吃刀深度为0.08mm,第二次吃刀深度为0.10mm;
对接箍的内密封面进行一次粗加工和一次精加工,其中,粗加工切削速度控制在92-98m/min,粗加工车削余量控制在0.36-0.48mm,进给量控制在0.38-0.42mm/转;精加工切削速度控制在92-98m/min,吃刀深度控制在0.23-0.25mm,进给量控制在0.062-0.068mm/转。
进一步地,加工外螺纹包括,两次粗车外螺纹,切削速度控制在65-78m/min,吃刀深度控制在0.42-0.58mm,进给量为3.175mm/转;一次精车切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.32-0.38mm,进给量为3.175mm/转;
对外螺纹密封面进行一次粗加工和一次精加工包括,一次粗加工切削速度控制在82-88m/min,车削余量控制在0.42-0.55mm,进给量控制在0.42-0.50mm/转;一次精加工切削速度控制在82-88m/min,吃刀深度控制在0.16-0.18mm,进给量控制在0.062-0.078mm/转。
进一步地,所述方法还包括,
在加工完成接箍的内螺纹和内密封面之后,对内螺纹和内密封面表面镀铜,镀层厚度为0.008-0.010mm。
进一步地,所述方法还包括,
加工油管管体的外螺纹和外密封面完成后,对外螺纹进行喷砂处理。
进一步地,所述方法还包括,
对外螺纹进行喷砂处理包括,采用400目的三氧化二铝粉进行喷砂处理。
进一步地,在切削过程中进行切削冷却包括,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,进行加工切削冷却。
进一步地,内螺纹或外螺纹的中径公差为±0.020mm,牙型高度公差±0.020mm,螺距公差为±0.020mm,螺纹锥度公差为0.061~0.065in/1in
内密封面或外密封面直径公差为±0.030mm。
进一步地,内螺纹或外螺纹的表面粗糙度大于Ra3.2;
内密封面或外密封面的表面粗糙度大于Ra1.6。
如上所述的方法加工的一种耐蚀合金油管接头的应用,所述耐蚀合金油管接头在石油天然气的高温、高压、高腐蚀环境中的应用。
本发明的技术效果和优点:
由于该耐蚀合金材料难于加工,采用本发明方法,可将接头加工合格率提高到90%,有效地减少了刀具和材料损失,降低了加工成本。
本加工方法适用于石油天然气开采用油管接头(接箍内螺纹、管体外螺纹以及金属密封面)的加工,从接箍坯料的切断、外车、内镗、车丝、密封面加工和管体的外表面外车、车丝、内镗、密封面加工等工序,在切削用量(切削速度、吃刀深度及次数、进给量)、冷却方式和装夹方式上进行试验,有效地克服了耐蚀石油油管接头加工时的刀具损耗大、接头合格率低等缺点,满足了石油天然气油管管接头的生产,降低了生产成本,提高了加工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明耐蚀合金油管接头加工成品示意图。
图中:1、接箍;101、内螺纹;102、内密封面;2、油管管体;201、外螺纹;202、外密封面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术的不足,本发明公开了一种耐蚀合金油管接头加工方法,所述方法包括,加工接箍1的内螺纹101和内密封面102,所述内密封面102设置于内螺纹101端部;加工油管管体2的外螺纹201和外密封面202,所述外密封面202设置于外螺纹201端部;所述接箍1的内螺纹101与所述油管管体2的外螺纹201配合;所述接箍1的内密封面102与所述油管管体2的外密封面202配合,其中,
本发明加工方法适用于耐蚀合金材料(2Cr12Ni4Mo3VNbN),化学成分范围(质量百分比)C 0.15~0.20,Cr 11.00~12.50,Ni 3.2~3.7,Mo 2.80~3.30,V 0.20~0.35,Nb0.10~0.17,Si≤0.15,Mn≤0.60,P≤0.02,S≤0.015,经过前期的冶炼、锻造、轧管、热处理等工序后,形成接头管坯,因其材料特性,其强度和合金成分高,达到屈服强度125ksi以上,具有良好的力学性能和耐蚀性,可用于石油天然气行业特殊井况。
本发明方法用于石油天然气开采用耐蚀合金油管接头(接箍1内螺纹101、管体外螺纹201以及金属密封面)的(数控机床)机械加工工艺方法:
该加工方法适用钢级Q125ksi的耐蚀油管接头,该耐蚀合金成品螺纹接头见附图(示意),该耐蚀油管接头成品螺纹尺寸公差小:螺纹中径公差为±0.020mm,密封面直径公差为±0.030mm,螺纹牙型高度公差±0.020mm,螺纹螺距公差为±0.020mm,螺纹锥度公差为0.061~0.065in/1in,螺纹和密封面的表面粗糙度分别为Ra3.2,Ra1.6。
在接箍1的内螺纹101和内密封面102加工之前,先将接箍1坯料经过专用切断机切断成半成品长度±2mm的长度短节,经过普通机床将外表面车削、内镗成表面粗糙度为Ra6.4的半成品,切削速度控制在50-90mm/min,切削深度控制在0.4-0.6mm,进给量控制在0.6-0.8mm/转。在本发明的一个实施例中,优选的,粗车和内镗的加工参数包括,切削速度控制在60-80mm/m,切削深度控制在0.45-0.55mm,进给量为控制在0.65-0.75mm/转。
采用进口的高力耐C7接箍1专用数控车床,编制数控加工程序,加工接箍1内螺纹和内密封面102。其中,加工接箍1内螺纹101根据耐蚀油管接头的螺纹齿形要求,采用成型梳刀(两齿,粗车螺纹梳刀和精车螺纹梳刀,螺纹圆锥锥度1:16,齿形为偏梯形螺纹,导向面为10°,承载面为3°),并进行特别的物理方式涂层(PVD),粗车螺纹切削速度控制在80-100m/min,分8-10次粗车,每次吃刀深度控制在0.10-0.15mm;对粗车后内螺纹进行多次精车,优选的,精车螺纹分两次精车,切削速度控制在100-120m/min,两次吃刀深度控制在0.08mm和0.10mm。精车或粗车内螺纹101进给量控制在3.175mm/转(恒定螺距切削,满足螺纹8牙/in)。
加工内密封面102:对加工完成内螺纹101的接箍1进行内密封面102加工分为密封面粗加工和精加工各一次,采用菱形刀具或其他形状的刀具,优选为菱形刀具,粗加工的用菱形45°刀具(刀尖圆弧半径1.0mm),精加工的用菱形30°刀具(刀尖圆弧半径0.8mm),其中切削速度控制在90-100m/min,车削余量(吃刀深度)分别控制在0.32-0.54mm,0.22-0.26mm之间,进给量控制在0.36-0.46mm/转;切削速度控制在90-100m/min,吃刀深度控制在0.22-0.26mm,进给量控制在0.06-0.07mm/转。
对完成粗加工的内密封面102进行精加工,在编制数控加工程序时,对机床卡盘卡爪的液压压力进行调整,在粗加工时,由于切削力较大,为使工件不打滑,压力调整至15-18MPa,在精加工时,为使工件加工夹持后不变形,尽可能地使卡盘卡爪的夹持力低(工件不打滑即可),经过加工调试验证,将压力调整至10-12MPa。
切削冷却方式,改进原来的刀头冷却液通道,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,有效地进行加工切削冷却。
加工管体螺纹和金属密封面,由于油管管长为9-10米,两端均需加工,采用专用的高力耐管体专用数控车床和配套传输装置,对管体管端进行加工,根据耐蚀油管接头的螺纹齿形要求,采用成型梳刀(三齿,粗车螺纹梳刀和精车螺纹梳刀),并进行特别的物理方式涂层(PVD,物理气相沉积),编制数控加工程序,加工油管管体2的外螺纹201包括:多次粗车外螺纹201,优选为两次粗车,切削速度控制在60-80m/min,每次吃刀深度控制在0.40-0.60mm;对粗车后的外螺纹201进行精车,精车螺纹一次完成,切削速度控制在80-100m/min,吃刀深度控制在0.30-0.40mm;进给量为3.175mm/转(恒定螺距切削,满足螺纹8牙/in)。对加工完成外螺纹201的油管管体2进行外密封面202粗加工,管体外螺纹201密封面加工优选为密封面粗加工和精加工各一次,粗加工采用菱形刀具,粗加工的用菱形45°刀具(刀尖圆弧半径1.2mm),粗车外螺纹201,切削速度控制在60-80m/min,每次吃刀深度控制在0.40-0.60mm;对粗车后的外螺纹201进行精车,精加工的用成型刀具(与金属密封面形状相同),切削速度控制在80-90m/min之间,吃刀深度控制在0.15-0.20mm之间,进给量控制在0.06-0.08mm/转之间。考虑到管体壁厚较薄,加工螺纹和金属密封面时容易产生加工变形,使用专用的管端内支撑,在旋转切削加工时,减少加工变形。
切削冷却方式,改进原来的刀头冷却液通道,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,有效地进行加工切削冷却。
由于油管管体在施工和使用中,需要反复上卸扣,保证内外螺纹和内外密封面的完整性,这种耐蚀合金油管接头抗粘扣性能差,需要对螺纹和金属密封面进行表面处理,其中。接箍1:采用镀铜的方式,优选为电镀镀铜,使镀层致密均匀,镀层控制在0.008-0.010mm。
管体外螺纹201和密封面:在专用台架上对外螺纹201和金属密封面进行喷丸处理,利用压缩空气(工作压力:0.4-0.7MPa)在喷枪内高速流动产生引射作用,将400目的三氧化二铝粉粒通过胶管吸入喷枪,然后随压缩空气流由喷嘴(圆周上布置8个)高速喷射到螺纹和金属密封面表面,并以5-8转/分钟旋转油管,使整个螺纹和金属密封表面无亮光、反光,呈亚光状态。
在本发明的一个实施例中,加工接箍1的内螺纹101,采用两齿粗车螺纹梳刀进行多次粗车,切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.12-0.14mm;采用两尺精车螺纹进行两次精车,两次精车的切削速度控制在105-115m/min,第一次吃刀深度为0.08mm,第二次吃刀深度为0.10mm。
在本发明的一个实施例中,对接箍1的内密封面102进行一次粗加工和一次精加工,其中,粗加工切削速度控制在92-98m/min,粗加工车削余量控制在0.36-0.48mm,进给量控制在0.38-0.42mm/转;精加工切削速度控制在92-98m/min,吃刀深度控制在0.23-0.25mm,进给量控制在0.062-0.068mm/转。
在本发明的一个实施例中,加工外螺纹201包括,两次粗车外螺纹201,切削速度控制在65-78m/min,吃刀深度控制在0.42-0.58mm,进给量为3.175mm/转;一次精车切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.32-0.38mm,进给量为3.175mm/转。
在本发明的一个实施例中,对外螺纹201密封面进行一次粗加工和一次精加工包括,一次粗加工切削速度控制在82-88m/min,车削余量控制在0.42-0.55mm,进给量控制在0.42-0.50mm/转。一次精加工切削速度控制在82-88m/min,吃刀深度控制在0.16-0.18mm,进给量控制在0.062-0.078mm/转。
结合图1,接箍和油管管体接头安装在一起的示意图,灰色为接箍1内螺纹101和内密封面201,与之相互啮合的(白色)就是油管管体2接头的外螺纹201和外密封面202;其中,内螺纹的齿形为偏梯形螺纹,导向面为10°,承载面为3°。
本发明还提供了一种耐蚀合金油管接头的应用,所述耐蚀合金油管接头在石油天然气的高温、高压、高腐蚀环境中的应用。本发明加工方法适用于石油天然气开采用油管接头(接箍1内螺纹101、管体外螺纹201以及金属密封面)的加工,从接箍1坯料的切断、外车、内镗、车丝、密封面加工和管体的外表面外车、车丝、内镗、密封面加工等工序,在切削用量(切削速度、吃刀深度及次数、进给量)、冷却方式和装夹方式上进行试验,有效地克服了耐蚀石油油管接头加工时的刀具损耗大、接头合格率低等缺点,满足了石油天然气油管管接头的生产,降低了生产成本,提高了加工效率。由于该耐蚀合金材料难于加工,采用本发明方法,可将接头加工合格率提高到90%,有效地减少了刀具和材料损失,降低了加工成本。
下面将结合具体的实施例对本发明技术方案进一步说明。
通过对耐蚀合金油管接头接箍1坯料于规格为管体4-1/2"(Φ114.3*8.56mm),接箍1坯料136*22mm,其化学成分(质量百分数%)为:C 0.18,Cr11.90,Ni 3.61,Mo 2.98,V0.29,Nb 0.140,N 0.063,Si 0.092,Mn 0.27,P 0.011,S 0.003;该耐蚀合金材料特性强度高,达到125ksi以上,屈服强度在980MPa,抗拉强度在1046MPa,含Cr、Ni、Mo等合金成分,含量较高,石油油管耐蚀油管接头螺纹尺寸公差小和加工表面质量高:螺纹中径公差为±0.020mm,密封面直径公差为±0.030mm;螺纹牙型高度公差±0.020mm,螺纹螺距公差为±0.020mm,螺纹锥度公差为0.061~0.065in/1in。螺纹和密封面的表面粗糙度分别为Ra3.2,Ra1.6及以上。
外螺纹201和外密封面202加工:
加工油管管体2的外螺纹201和外密封面202,由于油管管体2管长为9-10米,两端均需加工,采用专用的高力耐管体专用数控车床和配套传输装置,对油管管体2规格Φ114.3*8.56mm进行加工,根据耐蚀油管接头的螺纹齿形要求,采用成型梳刀(三齿,粗车螺纹梳刀和精车螺纹梳刀),并进行特别的物理方式涂层(PVD),编制数控加工程序,粗车外螺纹201切削速度用70m/min,分两次粗车,每次吃刀深度0.50mm;精车螺纹一次完成,切削速度用90m/min,吃刀深度为0.35mm。进给量为3.175mm/转(恒定螺距切削,满足螺纹8牙/in)。
外密封面202加工分为密封面粗加工和精加工各一次,粗加工采用菱形刀具,粗加工的用菱形45°刀具(刀尖圆弧半径1.2mm),精加工的用成型刀具(与金属密封面形状相同),切削速度控制在85m/min之间,车削余量(吃刀深度)分别控制在0.5mm,0.18mm之间,进给量控制在0.48mm/转和0.07mm/转之间。考虑到油管管体2壁厚为8.56mm,较薄,加工外螺纹201和外密封面202时容易产生加工变形,使用专用的管端内支撑,在旋转切削加工时,减少加工变形。
切削冷却方式,改进原来的刀头冷却液通道,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,有效地进行加工切削冷却。
总共加工10根(20头),合格18头。
接箍1内螺纹101和内密封面102:
先将Φ136mm,壁厚22mm的接箍1坯料经过专用切断机切断成180±2mm的长度短节,经过普通机床将外表面车削成Φ132.08±0.5mm,表面粗糙度为Ra6.4,内径95±5mm的半成品,采用进口的高力耐C7接箍1专用数控车床,编制数控加工程序,加工内螺纹101和其内密封面102,根据耐蚀油管接头的螺纹齿形要求,采用成型梳刀(两齿,粗车螺纹梳刀和精车螺纹梳刀,螺纹圆锥锥度1:16,齿形为偏梯形螺纹,导向面为10°,承载面为3°),并进行特别的物理方式涂层(PVD),粗车螺纹切削速度用90m/min,分9次粗车,每次吃刀深度0.12mm;精车螺纹分两次精车,切削速度用110m/min两次吃刀深度为0.08mm和0.10mm。进给量为3.175mm/转(恒定螺距切削,满足螺纹8牙/in)。
内密封面101加工分为密封面粗加工和精加工各一次,采用菱形刀具,粗加工的用菱形45°刀具(刀尖圆弧半径1.0mm),精加工的用菱形30°刀具(刀尖圆弧半径0.8mm),切削速度控制在95m/min之间,车削余量(吃刀深度)分别控制在0.42mm,0.24mm之间,进给量控制在0.40mm/转和0.065mm/转之间。
在编制数控加工程序时,对机床卡盘卡爪的液压压力进行调整,在粗加工时,由于切削力较大,为使工件不打滑,压力调整至16MPa,在精加工时,为使工件加工夹持后不变形,尽可能地使卡盘卡爪的夹持力低(工件不打滑即可),经过加工调试验证,将压力调整至12MPa。
切削冷却方式,改进原来的刀头冷却液通道,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,有效地进行加工切削冷却。
加工20个半成品,合格18个成品接箍1。
表面处理:
由于油管管体2在施工和使用中,需要反复上卸扣,保证螺纹的和密封面的完整性,这种耐蚀合金油管接头抗粘扣性能差,需要对螺纹和金属密封面进行表面处理:
接箍1:采用镀铜的方式,使镀层致密均匀,镀层达到0.009mm。
管体外螺纹201和外密封面202:在专用台架上对外螺纹201和外密封面202进行喷丸处理,利用压缩空气(工作压力:0.6MPa)在喷枪内高速流动产生引射作用,将400目的三氧化二铝粉粒通过胶管吸入喷枪,然后随压缩空气流由喷嘴(圆周上布置8个)高速喷射到外螺纹201和外密封面202表面,并以8转/分钟旋转油管,使整个外螺纹201和外密封面202表面无亮光、反光,呈亚光状态。
抗粘扣试验:
将加工处理好的油管管体2和接箍1按照ISO 13679标准进行上卸扣试验,结果显示,十上九卸,内外螺纹和内外金属密封面形貌保持完好,不粘扣。满足在现场施工要求。
通过以上加工方法实施,合格率达到90%。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,所述方法包括,
加工接箍(1)的内螺纹(101)和内密封面(102),所述内密封面(102)设置于内螺纹(101)端部;
加工油管管体(2)的外螺纹(201)和外密封面(202),所述外密封面(202)设置于外螺纹(201)端部;
所述接箍(1)的内螺纹(101)与所述油管管体(2)的外螺纹(201)配合;
所述接箍(1)的内密封面(102)与所述油管管体(2)的外密封面(202)配合,其中,
加工接箍(1)的内螺纹(101):多次粗车内螺纹(101),切削速度控制在80-100m/min,每次吃刀深度在0.10-0.15mm;对粗车后内螺纹(101)进行多次精车,切削速度控制在100-120m/min,每次吃刀深度控制在0.08mm-0.10mm,其中,精车或粗车内螺纹(101)进给量控制在3.175mm/转;
加工内密封面(102):对加工完成内螺纹(101)的接箍(1)进行内密封面(102)粗加工,切削速度控制在90-100m/min,车削余量控制在0.32-0.54mm,进给量控制在0.36-0.46mm/转;对完成粗加工的接箍内密封面(102)进行精加工,切削速度控制在90-100m/min,吃刀深度控制在0.22-0.26mm,进给量控制在0.06-0.07mm/转;
加工油管管体(2)的外螺纹(201)包括:多次粗车外螺纹(201),切削速度控制在60-80m/min,每次吃刀深度控制在0.40-0.60mm;对粗车后的外螺纹(201)进行精车,切削速度控制在80-100m/min,吃刀深度控制在0.30-0.40mm;进给量为3.175mm/转;
加工外密封面(202)包括:对加工完成外螺纹(201)的油管管体(2)进行外密封面(202)粗加工,切削速度控制在80-90m/min,车削余量控制在0.4-0.6mm,进给量控制在0.40-0.52mm/转;对完成粗加工的外密封面(202)进行精加工,切削速度控制在80-90m/min,吃刀深度控制在0.15-0.20mm,进给量控制在0.06-0.08mm/转。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,所述方法还包括,
在接箍(1)的内螺纹(101)和内密封面(102)加工之前,对接箍(1)坯料进行切断、粗车以及内镗,其中,粗车和内镗的加工工艺包括切削速度在50-90mm/m,切削深度在0.40-0.60mm,进给量在0.60-0.80mm/转。
3.根据权利要求2所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
粗车和内镗的加工参数包括,切削速度控制在60-80mm/m,切削深度控制在0.45-0.55mm,进给量为控制在0.65-0.75mm/转。
4.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
加工接箍(1)的内螺纹(101),采用两齿粗车螺纹梳刀进行多次粗车,切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.12-0.14mm;采用两尺精车螺纹进行两次精车,两次精车的切削速度控制在105-115m/min,第一次吃刀深度为0.08mm,第二次吃刀深度为0.10mm;
对接箍(1)的内密封面(102)进行一次粗加工和一次精加工,其中,粗加工切削速度控制在92-98m/min,粗加工车削余量控制在0.36-0.48mm,进给量控制在0.38-0.42mm/转;精加工切削速度控制在92-98m/min,吃刀深度控制在0.23-0.25mm,进给量控制在0.062-0.068mm/转。
5.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
加工外螺纹(201)包括,两次粗车外螺纹(201),切削速度控制在65-78m/min,吃刀深度控制在0.42-0.58mm,进给量为3.175mm/转;一次精车切削速度控制在85-95m/min,吃刀深度控制在0.32-0.38mm,进给量为3.175mm/转;
对外螺纹(201)密封面进行一次粗加工和一次精加工包括,一次粗加工切削速度控制在82-88m/min,车削余量控制在0.42-0.55mm,进给量控制在0.42-0.50mm/转;一次精加工切削速度控制在82-88m/min,吃刀深度控制在0.16-0.18mm,进给量控制在0.062-0.078mm/转。
6.根据权利要求1或2所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,所述方法还包括,
在加工完成接箍(1)的内螺纹(101)和内密封面(102)之后,对内螺纹(101)和内密封面(102)表面镀铜,镀层厚度为0.008-0.010mm。
7.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,所述方法还包括,
加工油管管体(2)的外螺纹(201)和外密封面(202)完成后,对外螺纹(201)进行喷砂处理。
8.根据权利要求7所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,所述方法还包括,
对外螺纹(201)进行喷砂处理包括,采用400目的三氧化二铝粉进行喷砂处理。
9.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
在切削过程中进行切削冷却包括,采用专用的切削液,使冷却液直接喷射到刀具切削刃上和切削区域内,加大压力和流量,进行加工切削冷却。
10.根据权利要求1所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
内螺纹(101)或外螺纹(201)的中径公差为±0.020mm,牙型高度公差±0.020mm,螺距公差为±0.020mm,螺纹锥度公差为0.061~0.065in/1in内密封面(102)或外密封面(202)直径公差为±0.030mm。
11.根据权利要求1或10所述的一种耐蚀合金油管接头加工方法,其特征在于,
内螺纹(101)或外螺纹(201)的表面粗糙度大于Ra3.2;
内密封面(102)或外密封面(202)的表面粗糙度大于Ra1.6。
12.如权利要求1-11任一项所述的方法加工的一种耐蚀合金油管接头的应用,其特征在于,所述耐蚀合金油管接头在石油天然气的高温、高压、高腐蚀环境中的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211167441.1A CN115592355A (zh) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211167441.1A CN115592355A (zh) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115592355A true CN115592355A (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=84844661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211167441.1A Pending CN115592355A (zh) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115592355A (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0481271A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Sanden Corp | 熱交換器の製造方法 |
JP2000234688A (ja) * | 1999-02-17 | 2000-08-29 | Usui Internatl Ind Co Ltd | コモンレールの製造方法 |
CN201187260Y (zh) * | 2007-12-19 | 2009-01-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 套管螺纹接头 |
CN103909386A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-09 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种钛合金油管接头的加工方法 |
CN104632592A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-05-20 | 丁新建 | 超长行程采油泵 |
CN105522352A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-04-27 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 页岩气开采用大口径套管接头的加工方法 |
CN105598647A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-05-25 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 页岩气开采用气层套管接头的加工方法 |
CN111581749A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种页岩气用特殊螺纹接头油套管全流程设计优化方法 |
CN112049580A (zh) * | 2020-10-16 | 2020-12-08 | 西安德信成科技有限责任公司 | 一种双金属复合油管的连接接头 |
CN112571081A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-30 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 钢管接箍智能加工车间及加工方法 |
-
2022
- 2022-09-23 CN CN202211167441.1A patent/CN115592355A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0481271A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Sanden Corp | 熱交換器の製造方法 |
JP2000234688A (ja) * | 1999-02-17 | 2000-08-29 | Usui Internatl Ind Co Ltd | コモンレールの製造方法 |
CN201187260Y (zh) * | 2007-12-19 | 2009-01-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 套管螺纹接头 |
CN103909386A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-09 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种钛合金油管接头的加工方法 |
CN104632592A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-05-20 | 丁新建 | 超长行程采油泵 |
CN105522352A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-04-27 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 页岩气开采用大口径套管接头的加工方法 |
CN105598647A (zh) * | 2016-02-05 | 2016-05-25 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 页岩气开采用气层套管接头的加工方法 |
CN111581749A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种页岩气用特殊螺纹接头油套管全流程设计优化方法 |
CN112049580A (zh) * | 2020-10-16 | 2020-12-08 | 西安德信成科技有限责任公司 | 一种双金属复合油管的连接接头 |
CN112571081A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-30 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 钢管接箍智能加工车间及加工方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104625614A (zh) | 不锈钢深孔薄壁零件加工方法 | |
CN101804548B (zh) | 整体式人字齿轮轴的制造方法 | |
CN111015122B (zh) | 高强度整体式铣槽螺旋钻杆加工工艺 | |
CN101498335B (zh) | 一种柴油机连杆的制造方法 | |
CN105465491B (zh) | 一种高精度防腐耐磨油管及其制作方法 | |
CN103909386B (zh) | 一种钛合金油管接头的加工方法 | |
CN102441772A (zh) | 发电机机壳的加工工艺 | |
CN105033580A (zh) | 鼓形管接头加工方法 | |
CN105033590B (zh) | 一种大流量插装阀阀体加工工艺 | |
Uhlmann et al. | Abrasive waterjet turning of high performance materials | |
CN103878545A (zh) | 一种多面多孔零部件加工工艺 | |
CN115592355A (zh) | 一种耐蚀合金油管接头加工方法及其应用 | |
CN107900618A (zh) | 一种液压缸缸体制造工艺 | |
CN103047441B (zh) | 一种高温高压截止阀用阀杆及加工方法 | |
US20090008087A1 (en) | Threaded joint for an oil-well tubing | |
CN105690129A (zh) | 一种气动工具油缸侧孔加工专用夹具 | |
CN102658468B (zh) | 玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头 | |
CN100349686C (zh) | 摩擦焊接制短接头油管的方法 | |
CN104842025A (zh) | 热熔钻孔攻丝挤压丝锥 | |
CN106584036A (zh) | 一种焊接式无缝管加工方法 | |
US10920913B2 (en) | Premium threaded connection and method for making same | |
RU2403131C1 (ru) | Способ изготовления герметичных резьбовых соединений нефтепромысловых труб | |
KR100892159B1 (ko) | 냉간단조공법으로 제작된 코어드릴용 샹크 및 그 제조방법 | |
CN104384934A (zh) | 车削-等静压滚压复合装置 | |
CN107953070A (zh) | 一种软管接头加工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |