RU2624274C2 - Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint - Google Patents

Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint Download PDF

Info

Publication number
RU2624274C2
RU2624274C2 RU2015149445A RU2015149445A RU2624274C2 RU 2624274 C2 RU2624274 C2 RU 2624274C2 RU 2015149445 A RU2015149445 A RU 2015149445A RU 2015149445 A RU2015149445 A RU 2015149445A RU 2624274 C2 RU2624274 C2 RU 2624274C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill pipes
titanium alloys
threaded
drill
pipes
Prior art date
Application number
RU2015149445A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015149445A (en
Inventor
Андрей Александрович Асташов
Анатолий Викторович Никитин
Александр Иванович Дмитров
Павел Петрович Селюта
Original Assignee
Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" filed Critical Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority to RU2015149445A priority Critical patent/RU2624274C2/en
Publication of RU2015149445A publication Critical patent/RU2015149445A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624274C2 publication Critical patent/RU2624274C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/09Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: processing method includes the laser irradiation of the threaded part of the drill pipes, then provide the wear-in of the threaded pipe sections through its circular screwing together - unscrewing. The tightening torque at screwing is set within 90-110% from the pipes maximum operational load, and the number of cycles is set within 5-10.
EFFECT: using of the invention helps to reduce the friction and adhesion properties of the drill tools threaded joints.
1 cl

Description

Изобретение относится к технологии обработки конструкционных материалов, в частности к поверхностному упрочнению резьбовой части бурового инструмента, изготовленного из титанового сплава в составе погружного бурового комплекса.The invention relates to a technology for processing structural materials, in particular to surface hardening of the threaded part of a drilling tool made of a titanium alloy as part of a submersible drilling complex.

Изобретение направлено на снижение фрикционных и адгезионных свойств резьбовых соединений бурового инструмента и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, где требуется понизить фрикционные и адгезионные свойства пар трения изделий, изготовленных из титана.The invention is aimed at reducing the frictional and adhesive properties of threaded joints of a drilling tool and can be used in various branches of mechanical engineering, where it is required to reduce the frictional and adhesive properties of friction pairs of products made of titanium.

Для понижения фрикционных и адгезионных свойств титановых сплавов применяют термическое оксидирование (Б.Б. Чечулин, С.С. Ушков и др. Титановые сплавы в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1977 г.), обеспечивающее образование поверхностного слоя, обладающего высокой твердостью и износостойкостью.To reduce the frictional and adhesive properties of titanium alloys, thermal oxidation is used (B. B. Chechulin, S. S. Ushkov and others. Titanium alloys in mechanical engineering. - L .: Mechanical engineering, 1977), providing the formation of a surface layer with high hardness and wear resistance.

Недостатком термического оксидирования является малая глубина упрочненного слоя. Кроме того, термическое оксидирование предполагает длительную выдержку при высокой температуре, что снижает механические свойства сплавов.The disadvantage of thermal oxidation is the shallow depth of the hardened layer. In addition, thermal oxidation involves a long exposure at high temperature, which reduces the mechanical properties of the alloys.

Известен способ лазерной обработки изделий из титановых сплавов (авторское свидетельство №1490978, МПК C21D 1/09, B23K 26/00, «СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ», Заявка: 4261166/02 от 11.06.1987), включающий облучение лазером детали, помещенной под слоем охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения поверхностной твердости, обработку в режиме оплавления поверхности осуществляют в пересыщенном водном растворе борной кислоты при высоте слоя жидкости над обрабатываемой поверхностью 2-13 мм.A known method of laser processing of products from titanium alloys (copyright certificate No. 1490978, IPC C21D 1/09, B23K 26/00, "METHOD FOR LASER PROCESSING PRODUCTS FROM TITANIUM ALLOYS", Application: 4261166/02 of 06/11/1987), including laser irradiation of the part placed under a coolant layer, characterized in that, in order to increase surface hardness, processing in the mode of surface reflow is carried out in a supersaturated aqueous solution of boric acid with a liquid layer height above the treated surface of 2-13 mm.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- применение охлаждающей жидкости - водного раствора борной кислоты и, как следствие, применение специальных емкостей для обеспечения процесса обработки;- the use of coolant - an aqueous solution of boric acid and, as a result, the use of special containers to ensure the processing process;

- зависимость геометрических размеров обрабатываемых изделий от геометрических размеров емкости.- the dependence of the geometric dimensions of the processed products from the geometric dimensions of the tank.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является техническое решение по авторскому свидетельству №1490978. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.The closest in purpose and technical nature to the claimed object is a technical solution for copyright certificate No. 1490978. This technical solution is selected as a prototype.

Задачей предлагаемого технического решения является реализация способа обработки резьбового соединения бурильных труб из титановых сплавов, а именно:The objective of the proposed technical solution is the implementation of a method for processing threaded joints of drill pipes made of titanium alloys, namely:

1) уменьшение момента отвинчивания;1) decrease in the moment of unscrewing;

2) стабильность работы бурильных труб;2) the stability of the drill pipe;

3) проверка разработанности резьбового соединения перед эксплуатацией в автоматическом режиме.3) verification of the design of the threaded connection before operating in automatic mode.

Технический результат данного изобретения заключается в том, что после лазерного поверхностного упрочнения резьбовой части бурильных труб, изготовленных из титана, и последующей циклической приработки резьбового соединения, заключающейся в операции свинчивания-развинчивания резьбового соединения, существенно понижаются фрикционные и адгезионные свойства (схватывание) в местах соприкосновения резьбовых соединений бурильных труб, а момент развинчивания примерно равен моменту свинчивания.The technical result of this invention is that after laser surface hardening of the threaded part of drill pipes made of titanium and the subsequent cyclic running-in of the threaded joint, which consists in the operation of screwing-unscrewing the threaded joint, the friction and adhesion properties (setting) are significantly reduced in the places of contact threaded joints of drill pipes, and the moment of unscrewing is approximately equal to the moment of make-up.

Технический результат достигается тем, что лазерной обработке подвергается конец бурильной трубы с наружной резьбой с последующей циклической приработкой резьбового соединения, заключающейся в операции свинчивания-развинчивания резьбового соединения, при этом момент затяжки составляет 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, причем количество циклов составляет 5-10.The technical result is achieved by the fact that the end of the drill pipe with an external thread is subjected to laser treatment with subsequent cyclic running-in of the threaded joint, which consists in screwing-unscrewing the threaded joint, while the tightening torque is 90-110% of the maximum operating load, and the number of cycles is 5 -10.

Бурильные трубы в стандартном исполнении изготавливают из конструкционных сталей и в условиях обычного применения резьбовые части смазывают специальной смазкой, и проблемы с развинчиванием как таковой не существует. При применении титановых сплавов в качестве материала для изготовления бурильных труб возникли трудности со «схватыванием» резьбовых частей. Для устранения эффекта «схватывания» соприкасающиеся резьбовые поверхности конца бурильной трубы с наружной резьбой подвергаются лазерной обработке. Для достижения технического результата достаточно подвергать лазерной обработке только один конец бурильной трубы с наружной резьбой.Drill pipes are made of structural steel as standard and, under normal use, the threaded parts are lubricated with special grease, and there is no problem with loosening. When using titanium alloys as a material for the manufacture of drill pipes, difficulties arose with the "grasping" of the threaded parts. To eliminate the "setting" effect, the contacting threaded surfaces of the end of the drill pipe with external threads are laser-treated. To achieve a technical result, it is sufficient to laser only one end of a drill pipe with an external thread.

После обработки бурильные трубы собираются по резьбе, и проводится операция свинчивания. Операция свинчивания контролируется датчиком крутящего момента М40-200 и составляет 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, равной 200 Нм. Затем проводится операция развинчивания.After processing, drill pipes are assembled by thread, and a screwing operation is performed. The make-up operation is controlled by an M40-200 torque sensor and amounts to 90-110% of the maximum operating load of 200 Nm. Then, an unscrewing operation is performed.

Если момент затяжки меньше 90% от максимальной эксплуатационной нагрузки, то увеличивается количество циклов, если момент затяжки больше 110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, то возникает возможность «схватывания» резьбового соединения.If the tightening torque is less than 90% of the maximum operating load, the number of cycles increases, if the tightening torque is greater than 110% of the maximum operational load, then there is the possibility of "setting" the threaded connection.

Для приработки соприкасающихся поверхностей резьбы бурильные трубы свинчивают и развинчивают, количество циклов составляет 5-10 раз. Суть приработки в устранении микронеровностей соприкасающихся поверхностей резьбы.To break in the contacting surfaces of the thread, drill pipes are screwed and unscrewed, the number of cycles is 5-10 times. The essence of the break-in is to eliminate the microroughness of the contacting surfaces of the thread.

Экспериментально установлено, что уменьшение и стабилизация момента отвинчивания наступает после 10-15 циклов.It has been experimentally established that a decrease and stabilization of the unscrewing moment occurs after 10-15 cycles.

Изобретение промышленно применимо в любой области машиностроения. Примером применения предлагаемого способа является использование бурильных труб с лазерным упрочнением в составе погружного бурового комплекса.The invention is industrially applicable in any field of engineering. An example of the application of the proposed method is the use of drill pipes with laser hardening as part of a submersible drilling complex.

Погружной буровой комплекс, изготовленный из титана, представляет собой сложный комплекс узлов и механизмов и управляется дистанционно с лодки-носителя. На базе в лодку-носитель загружается буровой комплекс, скомплектованный бурильными трубами, с нанесенным лазерным упрочнением, хранящимися в развинченном состоянии в специальных контейнерах хранения и транспортировки. Лодка-носитель выходит из места базирования и идет до места бурения. При этом бурильные трубы находятся в морской воде. На месте бурения буровой комплекс выгружается и устанавливается на морской грунт. Из контейнера хранения и транспортировки достается бурильная труба и свинчивается с вращателем бурового комплекса, с моментом затяжки 200 Нм. Начинается процесс бурения. После того как бурильная труба заглубилась на всю свою длину процесс бурения останавливается и труба отвинчивается от вращателя. Достается следующая бурильная труба, свинчивается с первой бурильной трубой вращателем с моментом затяжки 200 Нм и процесс бурения возобновляется. Операция бурения продолжается до взятия керна. Далее бурильные трубы развинчиваются в обратном порядке и убираются в контейнер хранения и транспортировки бурильных труб. Буровой комплекс снимается с точки бурения, загружается в лодку-носитель. Лодка-носитель идет на базу. Все операции, связанные с бурением, выполнятся в автоматическом режиме.A submersible drilling complex made of titanium is a complex set of components and mechanisms and is remotely controlled from a carrier boat. At the base, a drilling complex loaded with drill pipes loaded with laser hardening, stored in a loose state in special storage and transportation containers, is loaded into the carrier boat. The carrier boat leaves the place of basing and goes to the place of drilling. At the same time, drill pipes are in seawater. At the drilling site, the drilling complex is unloaded and installed on sea soil. A drill pipe is taken from the storage and transportation container and screwed onto the rotator of the drilling complex, with a tightening torque of 200 Nm. The drilling process begins. After the drill pipe has deepened to its full length, the drilling process stops and the pipe is unscrewed from the rotator. The next drill pipe is taken, screwed with the first drill pipe by a rotator with a tightening torque of 200 Nm and the drilling process is resumed. The drilling operation continues until the core is taken. Then the drill pipes are unscrewed in the reverse order and are removed into the container for storage and transportation of drill pipes. The drilling complex is removed from the drilling point, loaded into the carrier boat. The carrier boat goes to the base. All drilling operations will be performed automatically.

Заявленный способ лазерного упрочнения позволяет обеспечить бурение скважин на морском дне в автоматическом режиме, без участия человека, так как эффект «схватывания» устранен и развинчивание бурильных труб не представляет проблему.The claimed laser hardening method makes it possible to drill wells on the seabed automatically, without human intervention, since the “setting” effect is eliminated and drill pipe unscrewing is not a problem.

Claims (1)

Способ лазерного поверхностного упрочнения резьбовой части бурильных труб из титановых сплавов, включающий облучение лазером резьбовой части бурильных труб, отличающийся тем, что после лазерного облучения осуществляют приработку резьбовых частей труб посредством их циклического свинчивания-развинчивания, при этом момент затяжки при свинчивании устанавливают в пределах 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки труб, а количество циклов задают в пределах 5-10.A method of laser surface hardening of the threaded part of drill pipes made of titanium alloys, including laser irradiation of the threaded part of drill pipes, characterized in that after laser irradiation, the threaded parts of the pipes are run-in by cyclic screwing-unscrewing, and the tightening torque for screwing is set within 90- 110% of the maximum operational load of the pipes, and the number of cycles is set within 5-10.
RU2015149445A 2015-11-17 2015-11-17 Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint RU2624274C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149445A RU2624274C2 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149445A RU2624274C2 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015149445A RU2015149445A (en) 2017-05-22
RU2624274C2 true RU2624274C2 (en) 2017-07-03

Family

ID=58877819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149445A RU2624274C2 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624274C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1425219A1 (en) * 1986-11-04 1988-09-23 Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of laser-strengthening of articles
RU2047661C1 (en) * 1992-09-17 1995-11-10 Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина Threaded article treatment method
CN1396275A (en) * 2002-08-16 2003-02-12 中国石化集团河南石油勘探局机械制造厂 Laser heat treating technology for spiral threads of oil pipe and its connection hoop
CN101665860A (en) * 2009-09-24 2010-03-10 山西北方风雷工业集团有限公司 Laser heat treatment method of large taper screw thread of drill collar and circular bead surface
CN203418282U (en) * 2013-02-06 2014-02-05 上海高斯雷洁激光技术有限公司 Manufacturing equipment of connector of drill rod and drill collar with high torsion resistance
RU2545473C1 (en) * 2013-11-28 2015-03-27 Владимир Павлович Бирюков Thread strengthening method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1425219A1 (en) * 1986-11-04 1988-09-23 Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of laser-strengthening of articles
RU2047661C1 (en) * 1992-09-17 1995-11-10 Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина Threaded article treatment method
CN1396275A (en) * 2002-08-16 2003-02-12 中国石化集团河南石油勘探局机械制造厂 Laser heat treating technology for spiral threads of oil pipe and its connection hoop
CN101665860A (en) * 2009-09-24 2010-03-10 山西北方风雷工业集团有限公司 Laser heat treatment method of large taper screw thread of drill collar and circular bead surface
CN203418282U (en) * 2013-02-06 2014-02-05 上海高斯雷洁激光技术有限公司 Manufacturing equipment of connector of drill rod and drill collar with high torsion resistance
RU2545473C1 (en) * 2013-11-28 2015-03-27 Владимир Павлович Бирюков Thread strengthening method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015149445A (en) 2017-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2007139783A (en) THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPES
CA2947536C (en) Threaded joint for steel pipes
GB2554571A (en) Corrosion inhibition of HCL treatment fluids with environmentally compatible solvent
RU2624274C2 (en) Processing method of titanium alloys drill pipes threaded joint
MY167706A (en) High performance thread rolling screw/bolt for use in an unthreaded nut anchor
BR112019001683A2 (en) method for preventing corrosion of metals, and use of an anti-corrosion composition.
MX2017014878A (en) Threaded coupling end for a percussion drill string component.
CA2953034A1 (en) Drilling screw
RU2015147998A (en) FLUID COMPOSITION FOR THERMAL TREATMENT OF CELLS
HUP2200294A1 (en) Methods for treatment of wastewater with high salt content originated by discharge of used batteries and application of the method
CN204677568U (en) Internal combustion locomotive efficient corrosion resisting bolt
JP6330399B2 (en) Nitrifying bacteria inhibitor and method for inhibiting nitrifying bacteria
CN205989282U (en) Casing spider clamps
GB2527960A (en) Methods of treating a well with a fluorinated lubricant or corrosion inhibitor
US1738482A (en) Nut lock
CN204512126U (en) A kind of two-sided installation circumgyration incision high strength anti-loose bolt system
RU2599466C2 (en) Method for laser surface treatment of threaded joints of low-alloyed steels
JP2008057641A (en) Special screw fitting for oil well pipe, and its manufacturing method
JPS61184290A (en) Seizure preventive method of screw section in titanium or titanuum alloy material
CN203926304U (en) Bolt connection pair
RU180579U1 (en) STRENGTHENED THREADED PART
CN207583814U (en) The shockproof Anti-loose screw of high intensity
DE602005022367D1 (en) BLECHSCHRAUBE
CN104675823A (en) Dual-side-mounting rotary-cutting high-strength locking bolt and fastening method thereof
RU2018139106A (en) The method of balancing the load on the threads