RU2385791C1

RU2385791C1 - Method for manufacturing of drilling string sections locks made of high-strength impact-resistant steel

Info

Publication number: RU2385791C1
Application number: RU2009108221/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Комаишко (RU); Сергей Георгиевич Комаишко; Андрей Георгиевич Комаишко (RU); Андрей Георгиевич Комаишко; Георгий Николаевич Кулик (RU); Георгий Николаевич Кулик; Михаил Вильгельмович Моисей (RU); Михаил Вильгельмович Моисей; Константин Валерьевич Суздаль (RU); Константин Валерьевич Суздаль
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Дефорт"
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-04-10

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention is related to the field of machine building, namely to manufacturing of drilling string sections locks made of high-strength impact-resistant steel, which are used to connect sections into string, every of which has a central hole and consists of body and bush. Stock for each element of lock is first made of two parts by means of forging in the form of ring with account of allowances for thermal and mechanical treatment. Mechanical treatment of future welded joint edges is carried out by means of ends sharpening in according stocks with provision of alignment of one versus another and arrangement of welded seam root beyond the limits of finishing dimensions of body and bush. These parts are welded to produce according stocks of body and bush, which are then exposed to thermal treatment in the form of tempering. Rough and finishing mechanical treatment of body and bush stocks is carried out to required finishing dimensions with removal of welded seam root.

EFFECT: reduction of costs in realisation of stated method.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к изготовлению деталей оснастки для создания буронабивных свай, используемых при строительстве фундаментов, а именно к изготовлению производимых из высокопрочной ударостойкой стали замков секций бурильной колонны, применяемых для соединения секций в колонну, каждый из которых имеет центральное отверстие и состоит из двух элементов - корпуса и втулки.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to the manufacture of tooling parts for creating bored piles used in the construction of foundations, namely, the manufacture of drill string tool joints made of high-strength impact-resistant steel, used to connect sections to the drill string, each of which has a central hole and consists of two elements - the housing and the sleeve.

Известно, что для изготовления замков секций бурильной колонны необходимы заготовки, размеры которых составляют D 340/d 200 × L 540 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - внутренний диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки. При этом в крупносерийном производстве стальную деталь, имеющую центральное отверстие и такие размеры, можно изготовить из трубы соответствующего размера с последующей разрезкой, термообработкой и дальнейшей механической обработкой путем обтачивания и фрезерования (см., например, ТУ 14-3р-51-2001 «Трубы стальные бесшовные горячекатаные толстостенные для машиностроения»). Однако производство этих труб из высокопрочной, ударостойкой стали очень дорогостоящее и оно может окупиться только при заказе большой по количеству изделий партии. Изготовление же замков секций бурильной колонны чаще всего возможно отнести исключительно к единичному или мелкосерийному производству разового заказа. Известно также, что в мелкосерийном производстве деталь, имеющую центральное отверстие и изготавливаемую из высокопрочной ударостойкой стали, можно производить с использованием метода ковки (см., например, сайт предприятия: www.omz-speciaisteel.com). При этом следует иметь в виду изготовление таких деталей ограничено размерами заготовок, которые могут быть обработаны в процессе ковки. Так, например, для изготовления замка секций бурильной колонны, состоящего из корпуса и втулки, необходима обработка методом ковки заготовок размером D 340/d 200 × L 540 мм, а заготовки таких размеров не могут быть обработаны методом ковки на известном оборудовании (см., например, проспект ЗАО «Кузнечно-механический завод ИЖОРА-МЕТАЛЛ»).It is known that for the manufacture of tool joints of drill string sections, workpieces are required whose dimensions are D 340 / d 200 × L 540 mm, where D is the outer diameter of the ring, d is the inner diameter of the central hole, L is the length of the workpiece. At the same time, in large-scale production, a steel part having a central hole and such dimensions can be made of a pipe of the appropriate size, followed by cutting, heat treatment and further machining by turning and milling (see, for example, TU 14-3p-51-2001 “Pipes seamless steel hot-rolled thick-walled for mechanical engineering "). However, the production of these pipes from high-strength, impact-resistant steel is very expensive and it can pay off only when ordering a large batch of products. The manufacture of locks of drill string sections can most often be attributed solely to single or small-scale production of a one-time order. It is also known that in small-scale production a part having a central hole and made of high-strength impact-resistant steel can be produced using the forging method (see, for example, the company's website: www.omz-speciaisteel.com ). It should be borne in mind the manufacture of such parts is limited by the size of the workpieces that can be processed in the forging process. So, for example, for making a drill stem section lock consisting of a body and a sleeve, forging of workpieces with a size of D 340 / d 200 × L 540 mm is necessary, and workpieces of such dimensions cannot be forged using known equipment (see, for example, the prospectus of ZAO IZHORA-METAL Forge and Mechanical Plant).

Получение подобных деталей из заготовок, не имеющих центрального отверстия, т.е. только методами механической обработки на станках совсем не экономично и очень дорого из-за большого количества отходов дорогостоящей стали, значительно увеличенной трудоемкости и наличия специального высокостойкого инструмента.Obtaining such parts from blanks that do not have a central hole, i.e. only by machining methods on machines is not at all economical and very expensive due to the large amount of waste of expensive steel, significantly increased labor intensity and the availability of special high-resistant tools.

Известна также фирма «FRANKI GEOTECHNICS», Бельгия (см., например, сайт www.franki-geotechnics.be), которая создает и использует секции буровых колонн с применением замков, но производство замков осуществляют из цельных элементов - корпуса и втулки (см., например, копию чертежа №2050).The company FRANKI GEOTECHNICS, Belgium (see, for example, the website www.franki-geotechnics.be), which creates and uses sections of drill strings using locks, is also known, but the production of locks is carried out from solid elements - the body and the sleeve (see for example, a copy of drawing No. 2050).

Известно также применение операций сварки в случаях, когда по каким-либо причинам технического или экономического характера невозможно изготовить ту или иную деталь целиком (см., например, книгу Атрошенко А.П. и др. «Металлосберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства», 1990, стр.60-61, 130-131). Однако приведенные при этом примеры использования операций сварки относятся к сварно-кованному производству, в то время как предлагаемый способ касается именно кованно-сварного производства, кроме того, в данном источнике информации описывается изготовление деталей при крупносерийном производстве, когда изготовление штампов для получения заготовок, которые потом будут сваривать, экономически оправдано, и самое главное, что размеры указанных свариваемых заготовок несравненно меньшие, чем размеры замков бурильных колонн, для изготовления которых требуются ГКМ большой мощности.It is also known to use welding operations in cases when, for some technical or economic reasons, it is impossible to manufacture a particular part as a whole (see, for example, the book by A. Atroshenko et al. “Metal-saving technologies of forging and stamping”, 1990 , pp. 60-61, 130-131). However, the examples of the use of welding operations given in this case relate to welded forged production, while the proposed method relates specifically to forged-welded production, in addition, this source of information describes the manufacture of parts in large-scale production, when the manufacture of dies to obtain blanks that then they will be welded, economically justified, and most importantly, the dimensions of these welded workpieces are incomparably smaller than the dimensions of the drill string locks for manufacturing which requires high power gas condensate.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении возможности использования более экономичного метода ковки с последующей сваркой при изготовлении из высокопрочной, ударостойкой стали замков секций бурильной колонны, каждый из которых имеет центральное отверстие и состоит из двух элементов - корпуса и втулки.The technical result of the present invention is to obtain the possibility of using a more economical forging method with subsequent welding in the manufacture of high-strength, impact-resistant steel locks of drill pipe sections, each of which has a central hole and consists of two elements - the housing and the sleeve.

Указанный технический результат достигают тем, что изготовление каждого замка секций бурильной колонны из высокопрочной, ударостойкой стали, имеющего центральное отверстие и состоящего из двух элементов - корпуса и втулки, осуществляют следующим образом: заготовку для каждого из элементов замка сначала изготавливают из двух частей путем их ковки в виде кольца с учетом припусков под термическую и механическую обработки (D 340/d 200×L 270 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки), затем производят механическую обработку кромок будущего сварного соединения путем точения торцов соответствующих заготовок с обеспечением центрирования одного относительно другого и расположения корня сварного шва за пределами чистовых размеров деталей корпуса и втулки, после чего осуществляют сварку этих частей для получения соответствующих заготовок корпуса и втулки, далее полученные заготовки корпуса и втулки подвергают термической обработке: отпуску при температуре от 590 до 630°С с выдержкой в течение двух часов, и в заключение производят их черновую и чистовую механическую обработку до требуемых чистовых размеров с гарантированным удалением корня сварного шва.The specified technical result is achieved by the fact that the manufacture of each lock of the drill string sections from high-strength, impact-resistant steel having a central hole and consisting of two elements - the body and the sleeve, is carried out as follows: the blank for each of the elements of the lock is first made of two parts by forging in the form of a ring taking into account allowances for heat and mechanical processing (D 340 / d 200 × L 270 mm, where D is the outer diameter of the ring, d is the diameter of the central hole, L is the length of the workpiece), then the anic processing of the edges of the future welded joint by turning the ends of the respective workpieces with the centering of one relative to the other and the location of the root of the weld outside the final dimensions of the parts of the body and the sleeve, then these parts are welded to obtain the corresponding workpieces of the body and the sleeve, then the body workpieces and the bushings are subjected to heat treatment: tempering at a temperature of 590 to 630 ° C with holding for two hours, and finally they are drafted w and finish machined to the required finished size with a guaranteed removing weld root.

Благодаря наличию приведенных отличительных признаков обеспечивается возможность изготовления описываемых деталей более экономичным способом на имеющемся оборудовании с сохранением их потребительских качеств.Due to the presence of the above distinguishing features, it is possible to manufacture the described parts in a more economical way on existing equipment while maintaining their consumer qualities.

На фиг.1 изображен общий вид замка секции бурильной колонны в сборе; на фиг.2 - втулка замка; на фиг.3 - корпус замка; на фиг.4 - вид А.Figure 1 shows a General view of the lock section of the drill string Assembly; figure 2 - sleeve lock; figure 3 - housing lock; figure 4 is a view of A.

Замок секции буровой колонны состоит из корпуса 1, втулки 2 и имеет центральное отверстие 3. При этом в процессе производства заявляемым способом заготовку для каждого из элементов замка, т.е. для корпуса 1 и для втулки 2 сначала изготавливают из двух частей: 1а и 1б, 2а и 2б путем их ковки в виде кольца с учетом припусков под термическую и механическую обработки (D 340/d 200 × L 270 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки). Затем производят механическую обработку кромок будущего сварного соединения путем точения торцов соответствующих заготовок в частях корпуса 1а и 1б, а также в частях втулки 2а и 2б с обеспечением центрирования одного относительно другого и расположения корня сварного шва, т.е. части сварного шва наиболее удаленного от D_нар заготовки, за пределами чистовых размеров деталей корпуса 1 и втулки 2, т.е. за пределами d_вн чистовой. Далее полученные заготовки корпуса 1 и втулки 2 подвергают термической обработке: отпуску при температуре от 590 до 630°С с выдержкой в течение двух часов. В заключение производят их черновую и чистовую механическую обработку до требуемых чистовых размеров с гарантированным удалением корня сварного шва.The lock of the drill string section consists of a housing 1, a sleeve 2 and has a central hole 3. Moreover, in the manufacturing process of the inventive method, a blank for each of the elements of the castle, i.e. for the housing 1 and for the sleeve 2 are first made of two parts: 1a and 1b, 2a and 2b by forging them in the form of a ring taking into account the allowances for heat and machining (D 340 / d 200 × L 270 mm, where D is the outer diameter rings, d is the diameter of the central hole, L is the length of the workpiece). Then, the edges of the future welded joint are machined by turning the ends of the corresponding workpieces in the parts of the housing 1a and 1b, as well as in the parts of the bushings 2a and 2b, ensuring that one is centered relative to the other and the root of the weld is located, i.e. parts of the weld of the workpiece farthest from D _bunks , outside the final dimensions of the parts of the housing 1 and sleeve 2, i.e. outside d _int fair. Next, the obtained blanks of the housing 1 and sleeve 2 are subjected to heat treatment: tempering at a temperature of 590 to 630 ° C with holding for two hours. In conclusion, they are roughing and finishing machining to the required finishing dimensions with guaranteed removal of the weld root.

Claims

A method of manufacturing from high-strength impact-resistant steel locks of drill string sections used to connect the sections to the string, each of which has a central hole and consists of two elements in the form of a housing and a sleeve, including preliminary forging of the workpieces and a welding operation with the formation of the root of the weld, characterized in that the blank for each of the elements of the castle is first made of two parts by forging in the form of a ring taking into account the allowances for heat and mechanical processing, then produce further processing of the edges of the future welded joint by turning the ends of the respective workpieces with the centering of one relative to the other and the location of the root of the weld outside the final dimensions of the body and sleeve, after which these parts are welded to obtain the corresponding workpiece blanks and the sleeve, which are then subjected to heat treatment in in the form of tempering at a temperature of from 590 to 630 ° С with holding for two hours and finally they are rough and finished machined on the required finished size with the removal of the weld root.