RU2686503C1 - Method for combined pipe ends upsetting - Google Patents
Method for combined pipe ends upsetting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686503C1 RU2686503C1 RU2018117630A RU2018117630A RU2686503C1 RU 2686503 C1 RU2686503 C1 RU 2686503C1 RU 2018117630 A RU2018117630 A RU 2018117630A RU 2018117630 A RU2018117630 A RU 2018117630A RU 2686503 C1 RU2686503 C1 RU 2686503C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- diameter
- landing
- matrix
- length
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 60
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
- B21J5/08—Upsetting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
- B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубному производству, и может быть использовано, преимущественно, при производстве нефте- и газопромысловых труб с высаженными концами из различных металлов и сплавов.The invention relates to the processing of metals by pressure, namely, pipe production, and can be used mainly in the production of oil and gas pipe with upset ends of various metals and alloys.
В практике трубного производства распространен способ высадки концов труб, предусматривающий одну или несколько операций, в каждой из которых осуществляют нагрев конца трубы, ее перемещение к высадочному прессу, фиксацию конца трубы в разъемной матрице и его последующую высадку в полость матрицы за счет перемещения пуансона (Ткаченко В.А." Трубы для нефтяной промышленности" (В.А. Ткаченко, А.А. Шевченко, В.И. Стрижак, Ю.С. Пикинер. - М.: Металлургия 1986. - С. 119-128 - [1]). За одну операцию обеспечивается увеличение толщины стенки до 1,5 раза. При большем утолщении появляются дефекты в виде поперечных складок и гофров (Шевченко А.А. Исследование некоторых вопросов процесса высадки труб / А.А. Шевченко, В.И. Стрижак, И.К. Козлов // Производство труб: сборник статей по теории и практике трубного производства. - М.: Металлургия, 1971. - Вып. 25. - С. 171-175 - [2]). Поэтому для утолщения стенки более чем в 1,5 раза применяют высадку за 2 или 3 операции.In the practice of pipe production, there is a common method of disembarking pipe ends, which involves one or several operations, each of which heats the end of the pipe, moves it to the upsetting press, fixes the end of the pipe in a detachable matrix and then sets it into the cavity of the matrix by moving the punch (Tkachenko VA “Pipes for the oil industry” (V.A. Tkachenko, A.A. Shevchenko, V.I. Strizhak, Yu.S. Pikiner. - M .: Metallurgy 1986. - P. 119-128 - [ 1]). In one operation, the wall thickness is increased by up to 1.5 times. Thickening appear defects in the form of transverse folds and corrugations (Shevchenko A.A. Study of some issues of the pipe-landing process / A.A. Shevchenko, V.I. Strizhak, I.K. Kozlov // Pipe production: collection of articles on theory and practice pipe production. - M .: Metallurgy, 1971. - Issue 25. - P. 171-175 - [2]). Therefore, up to 2 or 3 operations are used for wall thickening of more than 1.5 times.
В зависимости от течения металла в процессе деформации различают: внутреннюю высадку, которую проводят с уменьшением только внутреннего диаметра трубы, наружную высадку - с увеличением только наружного диаметра трубы и комбинированную высадку, для которой характерно течение металла в двух направлениях. Наиболее сложной и наиболее востребованной является комбинированная высадка с удлиненной (до 170 мм) переходной зоной на внутренней поверхности. При этом для повышения ресурса трубы переходная зона должна иметь ровную коническую поверхность с углом 4÷5 градусов.Depending on the metal flow in the deformation process, there are distinguished: an internal landing, which is carried out with a decrease only in the inner diameter of the pipe, an external landing - with an increase only in the outer diameter of the pipe and a combined landing, which is characterized by a flow of metal in two directions. The most difficult and most demanded is a combined landing with an elongated (up to 170 mm) transition zone on the inner surface. At the same time, in order to increase the service life of the pipe, the transition zone should have a flat conical surface with an angle of 4 ÷ 5 degrees.
По способу [1] каждой операции предшествует нагрев конца трубы и после каждой операции осуществляется смена матриц и инструмента, что определяет низкую производительность способа.According to method [1], each operation is preceded by heating the end of the pipe, and after each operation, the dies and the tool are replaced, which determines the poor performance of the method.
Для получения комбинированной высадки с удлиненной переходной зоной на внутренней поверхности для труб высокого класса прочности (что является перспективным для повышения эксплуатационной стойкости бурильных труб), с утолщением стенки до 3 раз, используются разновидности способа комбинированной высадки, отличающиеся соотношениями изменения толщины стенки трубы в каждой операции, а высадка осуществляется на гидравлических прессах с двумя сменными матрицами и сменными пуансонами, количество которых может быть до 4 штук, при этом смена матриц и пуансонов осуществляется автоматически без остановки процесса.To obtain a combined heading with an elongated transition zone on the inner surface for high-strength pipes (which is promising to increase the operational durability of drill pipes), with a wall thickening up to 3 times, varieties of the method of combined heading are used, differing in the ratio of changes in pipe wall thickness in each operation , and disembarkation is carried out on hydraulic presses with two interchangeable dies and interchangeable punches, the number of which can be up to 4 pieces, while changing dies and punches are carried out automatically without stopping the process.
Известен способ (Патент RU 2542179 С1) [3], при котором высадку концов бурильных труб, преимущественно групп высокой прочности, включающий деформирование нагретого конца трубы на прессе, имеющем две сменные разъемные матрицы и не менее трех сменных пуансонов, в полости разъемной матрицы посредством перемещения пуансонов за четыре последовательных операции, при этом в первой операции используют разъемную первую матрицу, диаметр рабочей полости которой равен диаметру высаживаемой трубы в горячем состоянии, и первый пуансон, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубы, во второй операции используют ту же первую разъемную матрицу и второй пуансон меньшего диаметра, в третьей операции используют вторую матрицу с полостью, имеющей размеры, обеспечивающие форму наружной поверхности высаженной части трубы, и пуансон, используемый во второй операции, а в четвертой операции высадки используют разъемную вторую матрицу, используемую в третьей высадке и третий пуансон, диаметр которого обеспечивает получение заданного внутреннего диаметра высаженного конца бурильной трубы.The known method (Patent RU 2542179 C1) [3], in which the landing of the ends of drill pipes, mainly groups of high strength, including the deformation of the heated end of the pipe on a press having two replaceable separable matrices and at least three replaceable punches in the cavity of the separable matrix by moving punches for four successive operations, with the first operation using a detachable first matrix, the diameter of the working cavity of which is equal to the diameter of the disembarked pipe in a hot state, and the first punch, the diameter of which is In the second operation, the same first split matrix and the second punch of smaller diameter are used; in the third operation, the second matrix is used with a cavity having dimensions that provide the shape of the outer surface of the upset part of the pipe, and the punch used in the second operation, and the fourth landing operation uses a detachable second die used in the third disembarkation and a third punch, the diameter of which ensures the specified internal diameter of the upset end of the drill pipe.
Такой известный способ технологичен и позволяет выполнять комбинированную высадку концов труб с высокой производительностью, но не гарантирует качества поверхности внутренней переходной части высадки.Such a known method is technologically advanced and allows for the combined upsetting of the ends of pipes with high performance, but does not guarantee the quality of the surface of the internal transition part of the landing.
Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает формообразование поверхности внутренней переходной части высадки без неровностей, которые могут превышать допустимые. Наружная поверхность высаженного конца трубы имеет гарантированно заданную форму без неровностей, поскольку деформация металла этой части высадки ограничивается снаружи матрицей, при формировании внутренней цилиндрической части форма поверхности определяется оправкой пуансона и она также может быть гарантированно ровной. При формировании внутренней поверхности переходной части, которая должна иметь расширяющуюся коническую поверхность, не может быть использована оправка и она формируется свободно. Поскольку по данному способу формирование внутренней переходной зоны осуществляется в первой, второй и четвертой операции, то она будет состоять из трех участков, так как при свободной осадке на каждой операции высадки образуется короткая (40÷50 мм) переходная зона конической формы с углом конуса 10÷15 градусов. Длинная переходная зона на внутренней поверхности, полученная за 2÷3 операции, имеет ступенчатую форму с чередованием конических и цилиндрических поверхностей с плавными переходами. Трубы с такой удлиненной переходной зоной имеют лучшие эксплуатационные свойства, чем с короткой, но хуже, чем трубы имеющие переходную зону конической формы без неровностей, так как при эксплуатации на неровностях переходной зоны происходит завихрение прокачиваемой через трубу при бурении рабочей смеси. Поскольку рабочая смесь содержит абразивные частицы, то по месту завихрения происходит повышенное истирание тела трубы, вплоть до полного промыва стенки.The disadvantage of this method is that it does not provide the shaping of the surface of the inner transition part of the landing without irregularities that may exceed the allowable. The outer surface of the upset end of the pipe has a guaranteed predetermined shape without irregularities, since the deformation of the metal of this part of the landing is limited outside the matrix, when forming the inner cylindrical part, the surface shape is determined by the mandrel of the punch and it can also be guaranteed to be even. When forming the inner surface of the transitional part, which should have an expanding conical surface, the mandrel cannot be used and it is formed freely. Since according to this method, the inner transition zone is formed in the first, second and fourth operations, it will consist of three sections, since with a free draft at each landing operation a short (40 ÷ 50 mm) transition zone of conical shape with a cone angle of 10 ÷ 15 degrees. The long transition zone on the inner surface, obtained in 2 ÷ 3 operations, has a stepped shape with alternating conical and cylindrical surfaces with smooth transitions. Pipes with such an elongated transition zone have better operational properties than short, but worse than pipes having a conical shape transition zone without irregularities, as during operation the unevenness of the transition zone results in turbulence of the pumped mixture through the pipe. Since the working mixture contains abrasive particles, there is an increased abrasion of the pipe body at the place of turbulence, up to and including complete washing of the wall.
Особенно опасны неровности, расположенные ближе к исходному не деформированному телу трубы, то есть на стенке с меньшей толщиной.Especially dangerous are the irregularities located closer to the original, not deformed body of the pipe, that is, on the wall with a smaller thickness.
При отработке технологии по прототипу добиваются за счет подбора диаметров пуансонов и величины хода пуансона в каждой операции, чтобы участки переходной зоны плавно стыковались между собой с минимальными отклонениями от геометрически правильной конусной формыWhen working out the technology of the prototype, it is achieved by selecting the diameters of the punches and the magnitude of the stroke of the punch in each operation so that the transition zone parts smoothly dock with each other with minimal deviations from a geometrically correct conical shape
При изготовлении труб с удлиненной внутренней переходной зоной высадки, чтобы величина неровностей была минимальной по данному способу, требуется жестко контролировать и поддерживать стабильными все условия прессования. Повторяемость формы и величина неровностей на переходной зоне внутренней поверхности зависит от стабильности температуры, равномерности нанесения смазки, толщины стенки трубы, отклонений наружного диаметра, скорости пуансона. Это в реальном производстве увеличивает затраты при повышенном проценте брака и повышает себестоимость продукции.In the manufacture of pipes with an extended internal transition zone of the landing, so that the amount of irregularities is minimal in this method, it is necessary to strictly control and keep all pressing conditions stable. The repeatability of the shape and size of irregularities on the transition zone of the inner surface depends on the temperature stability, uniformity of lubricant application, pipe wall thickness, deviations of the outer diameter, and speed of the punch. This, in actual production, increases costs with an increased reject rate and increases the cost of production.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в создании способа высадки концов труб, обеспечивающего повышение качества высаженных концов труб за счет уменьшения неровностей на удлиненной переходной части внутренней поверхности.The technical problem solved by the invention is to create a method for upsetting the ends of the pipes, ensuring an increase in the quality of the planted ends of the pipes by reducing the irregularities on the elongated transitional part of the inner surface.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе комбинированной высадки концов труб, включающем деформирование нагретого конца трубы на прессе в полостях переустанавливаемых разъемных матриц за счет перемещения переустанавливаемых пуансонов с оправками, при котором деформирование осуществляют за четыре операции, согласно изобретению, на первой операции высадки в разъемной матрице, рабочая полость которой поделена по длине на три участка - два цилиндрических и конический между ними, формируют наружную цилиндрическую часть трубы до диаметра, равного требуемому наружному диаметру высаженного конца, и переходную часть трубы с наружной конической поверхностью длиной, равной регламентируемой длине переходной зоны на внутренней поверхности трубы, осуществляя деформацию конца трубы за счет перемещения пуансона с оправкой диаметром равным внутреннему диаметру трубы при фиксации ее от осевого смещения, на второй операции высадки в выше указанной матрице при фиксации трубы от осевого смещения формируют внутреннюю цилиндрическую часть трубы, деформируя высаженную при первой операции цилиндрическую часть, используя пуансон с диаметром оправки, равным разнице между внутренним диаметром трубы и увеличенной в 1,2÷1,4 разницы диаметров цилиндрических участков матрицы, на третьей операции высадки в другой разъемной матрице, рабочая полость которой также поделена по длине на три участка, и два крайних участка имеют такие же номинальные размеры диаметров рабочих полостей, что и у первой матрицы, а переходной конический участок между ними имеет длину равную регламентируемой длине переходной зоны на наружной поверхности трубы, формируют внутреннюю удлиненную переходную зону путем продавливания всей высаженной на первой операции части трубы с наружной конической поверхностью пуансоном, используемым при второй операции высадки без фиксации трубы в зажиме, а на четвертой операции высадки в матрице, указанной в третьей операции высадки, при фиксации трубы от осевого смещения деформируют цилиндрическую часть высаженного на предыдущих операциях конца трубы с уменьшением внутреннего ее диаметра до регламентируемого размера, который обеспечивается диаметром оправки третьего пуансона.The problem is solved due to the fact that in the method of combined upsetting of the pipe ends, including the deformation of the heated end of the pipe on the press in the cavities of the reusable split matrix by moving the reinstalled punches with mandrels, in which the deformation is performed in four operations, according to the invention, in the first landing operation in the split matrix, the working cavity of which is divided by length into three sections - two cylindrical and conical between them, form the outer cylindrical part of the pipe loss to a diameter equal to the required outer diameter of the planted end, and a transitional part of the pipe with an outer conical surface of a length equal to the regulated length of the transition zone on the inner surface of the pipe, deforming the end of the pipe by moving the punch with a mandrel with a diameter equal to the inner diameter of the pipe while fixing it from axial displacement, in the second landing operation in the above specified matrix, when the tube is fixed against axial displacement, the inner cylindrical part of the tube is formed, deforming the planted part in the first operation, a cylindrical part using a punch with a mandrel diameter equal to the difference between the internal diameter of the pipe and the difference in diameters of the cylindrical sections of the matrix increased by 1.2 ÷ 1.4 in the third landing operation in another detachable matrix, the working cavity of which is also divided by the length of three sections, and the two extreme sections have the same nominal dimensions of the diameters of the working cavities as the first matrix, and the transitional conical section between them has a length equal to the regulated length of the transition zone to the outside The inner surface of the pipe forms an inner elongated transition zone by punching the entire part of the pipe planted in the first operation with the outer conical surface of the punch used in the second operation of the landing without fixing the pipe in the clamp, and in the fourth operation of the landing in the matrix specified in the third landing operation fixing the pipe against axial displacement deform the cylindrical part of the pipe end planted in previous operations with a decrease in its internal diameter to a regulated size, which provides diameter of the third punch mandrel.
Осуществление в первой из четырех операции формирования наружной высадки с цилиндрической частью диаметром, равным заданному наружному диаметру высаженного конца, и с конической переходной частью длиной, равной заданной длине переходной зоны внутренней поверхности, путем деформации конца трубы в первой разъемной матрице, рабочая полость которой поделена по длине на три участка, а именно: два цилиндрических и конический между ними с фиксацией трубы от осевого смещения, позволяет обеспечить получение на последующих операциях формирование на внутренней поверхности трубы удлиненной переходной зоны конической формы без неровностей. При этом формирование конической переходной части на наружной поверхности осуществляется без образования поверхностных дефектов, так как диаметр наружной поверхности цилиндрической части при комбинированной высадке превышает диаметр трубы не более чем на 10 мм, что соответствует увеличению толщины стенки при первой операции в 1,4÷1,5 раза.Implementation in the first of four operations of forming an external upset with a cylindrical part with a diameter equal to a given outer diameter of the planted end, and with a conical transitional part of a length equal to a given length of the transition zone of the inner surface by deforming the pipe end in the first detachable matrix, the working cavity of which is divided by the length of three sections, namely: two cylindrical and conical between them with the fixation of the pipe from the axial displacement, allows to obtain s on the inner surface of the pipe elongated transition zone of conical shape without irregularities. At the same time, the formation of a conical transitional part on the outer surface is carried out without the formation of surface defects, since the diameter of the outer surface of the cylindrical part at the combined upsetting exceeds the pipe diameter by no more than 10 mm, which corresponds to an increase in wall thickness during the first operation of 1.4 ÷ 1, 5 times.
Формирование во второй операции высадки в той же матрице при фиксации трубы от осевого смещения, деформируя высаженную при первой операции цилиндрическую часть пуансоном с диаметром оправки, равным разнице между внутренним диаметром трубы и увеличенной в 1,2÷1,4 разницы диаметров цилиндрических участков матрицы, и тем самым, с уменьшением ее внутреннего диаметра до необходимого, позволяет получить после второй операции высадки увеличение толщины стенки высаженной части трубы до 2 раз.Formation in the second landing operation in the same matrix when the pipe is fixed against axial displacement, deforming the cylindrical part of the first operation with a punch with a mandrel diameter equal to the difference between the internal diameter of the pipe and the difference in diameter of 1.2 ÷ 1.4 diameters of the cylindrical matrix, and thus, with a decrease in its internal diameter to the required, allows to obtain, after the second landing operation, an increase in the wall thickness of the planted part of the pipe up to 2 times.
В третьей операции используют другую разъемную матрицу, рабочая полость которой также поделена по длине на три участка -два крайних участка, имеющих такие же номинальные размеры диаметров рабочих полостей что и у первой матрицы, а переходной конический участок между ними имеет длину, равную технически регламентируемой длине переходной зоны на наружной поверхности трубы. Путем продавливания через коническую часть в полости матрицы части трубы с конической наружной поверхностью, полученной при первой операции высадки, обеспечивается формирование на внутренней поверхности трубы удлиненной переходной зоны конической формы практически без неровностей. При продавливании за счет обжатия конусом матрицы металл трубы смещается в радиальном направлении к центру трубы, наружная коническая поверхность трубы становится цилиндрической, а внутренняя цилиндрическая - конической.In the third operation, another split matrix is used, the working cavity of which is also divided by length into three sections — two extreme sections having the same nominal sizes of working cavity diameters as the first matrix, and the transition conic section between them has a length equal to the technically regulated length transition zone on the outer surface of the pipe. By pushing through the conical part in the cavity of the matrix part of the pipe with a conical outer surface obtained during the first landing operation, a conical shape elongated transition zone is formed on the inner surface of the pipe with virtually no irregularities. When punching due to compression by the cone of the matrix, the metal of the pipe shifts radially to the center of the pipe, the outer conical surface of the pipe becomes cylindrical, and the inner cylindrical surface becomes conical.
При четвертой операции в матрице, указанной в третьей операции высадки, и при фиксации трубы от осевого смещения деформируют цилиндрическую часть высаженного на предыдущих операциях конца трубы с уменьшением ее внутреннего диаметра до требуемого размера и, тем самым, увеличением толщины стенки до 3 раз, который обеспечивается диаметром оправки третьего пуансона.During the fourth operation in the matrix specified in the third landing operation, and when the pipe is fixed from axial displacement, the cylindrical part of the pipe end planted in previous operations is deformed with a decrease in its internal diameter to the required size and, thereby, an increase in wall thickness up to 3 times, which is provided diameter of mandrel of the third punch.
Таким образом, последовательное выполнение, согласно предложению, четырех выше описанных операций позволяет получить формирование на внутренней поверхности трубы качественную удлиненную переходную зону и высаженный конец трубы с увеличенной толщиной стенки.Thus, the sequential execution, according to the proposal, of the four above-described operations allows to obtain the formation of a high-quality elongated transition zone on the inner surface of the pipe and a planted end of the pipe with an increased wall thickness.
Способ комбинированной высадки концов труб иллюстрируется чертежами, где на:The method of combined landing of the pipe ends is illustrated by drawings, where:
фиг. 1 - дан: а) - вид конца трубы с комбинированной высадкой, идеальной по эксплуатационным свойствам;FIG. 1 - dan: a) - view of the end of the pipe with a combined landing, ideal for operational properties;
б) - вид конца трубы с комбинированной высадкой, получаемой по известному способу;b) - view of the end of the pipe with a combined landing, obtained by a known method;
фиг. 2 - дана схема высадки трубы 1 в первой операции в матрице 2 пуансоном 3 с оправкой 4 и зажимом 5 для фиксации трубы 1 перед началом процесса;FIG. 2 is a diagram of the landing of the
фиг. 3 - дана схема высадки трубы 1 в матрице 2 по завершению первой операции;FIG. 3 - the scheme of the landing of the
фиг. 4 - дана схема высадки трубы 1 во второй операции в матрице 2 пуансоном 6 с оправкой 7 и зажимом 5 для фиксации трубы 1 перед началом процесса;FIG. 4 is a diagram of the landing of the
фиг. 5 - дана схема высадки трубы 1 в матрице 2 по завершению второй операции;FIG. 5 - the scheme of landing of
фиг. 6 - дана схема высадки трубы 1 в третьей операции в матрице 8 пуансоном 6 с оправкой 7 без фиксации трубы 1 зажимом 5 перед началом процесса;FIG. 6 shows the layout of the landing of the
фиг. 7 - дана схема высадки трубы 1 в матрице 8 пуансоном 6 с оправкой 7 по завершению третьей операции;FIG. 7 is a diagram of the landing of the
фиг. 8 - дана схема высадки трубы 1 в четвертой операции в матрице 8 пуансоном 9 с оправкой 10 и зажимом 5 для фиксации трубы 1 перед началом процесса;FIG. 8 is a diagram of the landing of the
фиг. 9 - дан общий вид результата четвертой операции высадки в матрице 8 пуансоном 9 с оправкой 10 и зажимом 5.FIG. 9 shows a general view of the result of the fourth landing operation in the
Предлагаемый способ высадки реализуют следующим образом.The proposed method of landing implemented as follows.
На фиг. 1а показана форма конца трубы, которую требуется получить в результате высадки, на фиг 16 показана форма конца трубы, которая получается в результате высадки известным способом.FIG. 1a shows the shape of the end of the pipe that is to be obtained as a result of the landing, FIG. 16 shows the shape of the end of the pipe, which is obtained as a result of the landing in a known manner.
В первой операции высадки деформацию конца трубы 1 (с наружным диаметром D1, внутренним диаметром D2 и толщиной стенки S) выполняют в матрице 2 (фиг. 2). Рабочая полость матрицы 2 поделена по длине на три участка, а именно: две цилиндрические рабочие части с диаметрами D3, D4 и промежуточную между ними коническую часть длиной L1. Деформацию конца трубы 1 осуществляют движением пуансона 3 диаметром D5, имеющим тонкую оправку 4 диаметром d1. Для фиксации трубы от осевого смещения используется зажим 5. Диаметр d1 оправки 4 меньше внутреннего диаметра D2 трубы 1 на величину не более чем достаточную для свободного входа оправки в трубу.In the first landing operation, the deformation of the end of the pipe 1 (with the outer diameter D1, the inner diameter D2 and the wall thickness S) is performed in the matrix 2 (FIG. 2). The working cavity of the matrix 2 is divided along its length into three sections, namely: two cylindrical working parts with diameters D3, D4 and an intermediate conical part between them with a length L1. The deformation of the end of the
Концевой участок трубы 1, длину которого определяют в зависимости от заданных геометрических параметров высадки, нагревают до установленной для данного материала трубы температуры горячей деформации, перемещают в предварительно подготовленный ручей первой матрицы и фиксируют в зажиме 5 от осевого смещения. Движением пуансона 3 вводят оправку 4 в полость трубы и торцом пуансона 3 деформируют трубу 1 до заполнения ее металлом свободных полостей (фиг. 3), после чего пуансон отводится в исходное положение. В исходном положении пуансон 3 сдвигается в сторону, на его место устанавливается пуансон 6 с оправкой 7 (фиг. 4), а труба 1 остается в матрице 2.The end section of the
Во второй операции высадку выполняют также в матрице 2 (фиг. 4) с зафиксированной в зажиме 5 от осевого смещения трубой. Формирование во второй операции высадки осуществляется деформированием высаженной при первой операции цилиндрической части трубы пуансоном 6 диаметром D5 с тонкой оправкой 7 диаметром d2, равным разнице между внутренним диаметром трубы D2 и увеличенной в 1,2÷1,4 разницы диаметров цилиндрических участков матрицы, т.е. d2=D2-(1,2÷1,4)×(D3-D4).In the second operation, the landing is also performed in the matrix 2 (FIG. 4) with the pipe fixed in the
Движением пуансона 6 вводят оправку 7 в полость трубы и торцом пуансона деформируют трубу 1 с течением металла внутрь до соприкосновения с оправкой 7 и образованием цилиндрической части длинной L3 и внутренним диаметром d2 (фиг. 4). При этом при отработке технологии подбирают такую величину хода пуансона, чтобы переходная зона, образовавшаяся от деформации при второй операции высадки на длине L4 (фиг. 5), заканчивалась на уровне начала переходной зоны на наружной поверхности длиной L1.The movement of the
При завершении прямого хода пуансон 6 возвращается в исходное положение. Матрица 2 раздвигается, смещается в сторону, а на ее место переустанавливается матрица 8 (фиг. 6). Конец трубы 1 освобождается от зажима 5, извлекается из рабочего пространства пресса и вводится в индуктор для подогрева (на фиг. 6 не показан).At the end of the forward stroke, the
Рабочая полость матрицы 8 для третьей операции высадки также поделена по длине на три участка - два крайних цилиндрических с такими же номинальными размерами диаметров рабочих полостей что и у первой матрицы - D3, D4 и переходной конический между ними с длиной конической части L5, (фиг. 6). Длина L5 выбирается равной технически регламентируемой длине переходной зоны на наружной поверхности высаженной трубы. Высадку осуществляют тем же пуансоном 6 с оправкой 7, что и во второй операции.The working cavity of the
Для третьей операции высадки конический участок трубы 1 и прилегающий к нему высаженный цилиндрический участок, полученные после второй операции высадки подогревают до установленной для данного материала трубы температуры горячей деформации и размещают в ручей матрицы 8, не фиксируя в зажиме 5. Движением пуансона 6 вводят оправку 7 в полость трубы, торцом пуансона продавливают трубу 1 через конус матрицы 8 до положения, при котором высаженная коническая часть наружной поверхности трубы длиной L1 полностью входит в цилиндрическую часть диаметром D4 матрицы 8 (фиг. 7), после чего пуансон 6 отводится в исходное положение. В результате продавливания на внутренней поверхности трубы за счет обжатия в конусе матрицы течение металла идет в радиальном направлении к центру трубы. При этом на длине L1 образуется переходная зона конической формы от внутренней поверхности трубы диаметром D2 к внутренней поверхности высаженной цилиндрической части диаметром d2. Эта переходная зона конической формы на внутренней поверхности трубы будет определяться формой конической части матрицы 2 на первой операции высадки и не будет зависеть от стабильности температуры, равномерности нанесения смазки, толщины стенки трубы и отклонений наружного диаметра. На наружной поверхности трубы 1 образуется переходная зона длиной L5.For the third landing operation, the conical section of the
По завершении прямого хода пуансон 6 отводится в исходное положение, где сдвигается в сторону с переустановкой на его место пуансона 9 (фиг. 8) диаметром D5 с оправкой 10 диаметром с/3, равным требуемому внутреннему диаметру высадки.At the end of the forward stroke, the
Затем производится четвертая высадка (фиг. 9), при которой трубу фиксируют зажимом 5 и деформируют до заполнения металлом свободной полости до контакта с оправкой 10, после чего пуансон 9 отводится в исходное положение. После четвертой операции высаженный конец трубы приобретает требуемую окончательную форму, имея на внутренней поверхности цилиндрическую часть с ровной поверхностью длиной L6, формирование которой осуществлялось оправкой третьего пуансона, коническую часть переходной зоны на длине L7, формирование которой осуществлялось свободно, и основная коническая часть переходной зоны длиной L1, формирование которой осуществлялось за счет обжатия конической части высаженной переходной зоны на наружной поверхности трубы в конической части длиной L5 матрицы 8.Then, the fourth landing is performed (Fig. 9), in which the pipe is clamped with
Трубы с такой высадкой будут иметь повышенный ресурс службы, поскольку на начинающейся от основного тела трубы конической части переходной зоны, формирование которой осуществлялось за счет обжатия в конусе матрицы, образование неровностей маловероятно, а возможные неровности на конической части сформированной свободно, снижения ресурса не дадут, так как будут располагаться на значительно утолщенной стенке.Pipes with such a landing will have an increased service life, since on the conical part of the transition zone starting from the main body, the formation of which was carried out by compression in the matrix cone, the formation of irregularities is unlikely, and possible irregularities on the conical part formed freely, the resource will not be reduced, as will be located on a significantly thickened wall.
Особенностью и преимуществом заявляемого способа высадки является то, что при выполнении высадки в четыре операции, с осуществлением в первой операции формирования наружной высадки с цилиндрической частью наружным диаметром, увеличенным до диаметра наружной поверхности высадки, и с конической переходной частью длиной, равной заданной длине переходной зоны внутренней поверхности, путем деформации конца трубы с фиксацией ее от осевого смещения в первой матрице, рабочая полость которой имеет две цилиндрических части и промежуточную между ними коническую с ее длиной, равной заданной длине переходной зоны внутренней поверхности высадки, позволяет без образования поверхностных дефектов увеличить толщину стенки до 1,5 раз и за счет формирования конической переходной части на наружной поверхности обеспечить получение на последующих этапах формирование удлиненной переходной зоны на внутренней поверхности конической формы без неровностей.Feature and advantage of the proposed method of landing is that when performing the landing in four operations, with the implementation in the first operation of the formation of the outer landing with a cylindrical part of the outer diameter increased to the diameter of the outer surface of the landing, and with a conical transitional length equal to a given length of the transition zone the inner surface, by deforming the end of the pipe with its fixation from axial displacement in the first matrix, the working cavity of which has two cylindrical parts and an intermediate They conical with its length equal to a given length of the transition zone of the inner surface of the landing, allows to increase the wall thickness up to 1.5 times without the formation of surface defects and due to the formation of a conical transitional part on the outer surface to ensure the formation of an elongated transitional zone on the inner stages surface conical shape without irregularities.
Формирование при второй операции внутренней цилиндрической части высадки за счет деформирования полученной в первой операции цилиндрической части с уменьшением ее внутреннего диаметра позволяет получить после второй операции высадки увеличение толщины стенки трубы до 2 раз.The formation during the second operation of the inner cylindrical part of the landing due to the deformation of the cylindrical part obtained in the first operation with a decrease in its internal diameter allows to obtain an increase in the pipe wall thickness up to 2 times after the second landing operation.
Формирование внутренней удлиненной переходной зоны в третьей операции путем продавливания без фиксации трубы, высаженной в первой операции части трубы с наружной конической поверхностью через конус матрицы обеспечивает за счет обжатия в конусе матрицы смещение металла в радиальном направлении к центру трубы и получение удлиненной переходной зоны на внутренней поверхности конической формы без неровностей и складок.The formation of the inner elongated transition zone in the third operation by pushing without fixing the pipe, planted in the first operation of the pipe with the outer conical surface through the cone of the matrix provides due to compression in the cone of the matrix offset of the metal in the radial direction to the center of the pipe and getting an elongated transition zone on the inner surface conical shape without irregularities and folds.
Выполнение четвертой операции обеспечивает получение нужного внутреннего диаметра цилиндрической части высаженного конца с утолщением стенки до 3 раз.Performing the fourth operation provides the desired internal diameter of the cylindrical part of the upset end with wall thickening up to 3 times.
Указанный способ был опробован в ООО "КТИАМ" при изготовлении стальных бурильных труб с наружным диаметром 127 мм, толщиной стенки 9,19 мм, группы прочности X по ГОСТ 54383-2011. Первая матрица имела коническую часть длиной L1=120 мм (фиг. 2) вторая - L5=50 мм (фиг. 6).This method was tested in LLC KTIAM in the manufacture of steel drill pipes with an outer diameter of 127 mm, a wall thickness of 9.19 mm, strength group X according to GOST 54383-2011. The first matrix had a conical part with a length of L1 = 120 mm (Fig. 2) and the second - L5 = 50 mm (Fig. 6).
Были получены высаженные концы труб с размерами:Were obtained planted ends of pipes with sizes:
- наружный диаметр цилиндрической части D=134 мм;- outer diameter of the cylindrical part D = 134 mm;
- внутренний диаметр цилиндрической части d=89 мм;- the inner diameter of the cylindrical part d = 89 mm;
- длина наружной цилиндрической части Lнар=76 мм;- the length of the outer cylindrical part L drug = 76 mm;
- длина внутренней цилиндрической части Lвн=108 мм;- the length of the inner cylindrical part L NR = 108 mm;
- длина наружной переходной части Lнар=50 мм;- the length of the outer transition part L drug = 50 mm;
- длина внутренней переходной части Lвн=170 мм.- the length of the inner transition part L N = 170 mm.
При обследовании геометрии полученных образцов высадки на участке длиной L1 внутренней поверхности переходной зоны, сформированной в третьей операции путем продавливания (расположенном на расстоянии от 150 мм до 270 мм от торца трубы) неровностей глубиной более 0,2 мм не выявлено. На участке длиной L7 (фиг. 9) переходной конической поверхности, сформированной в четвертой операции (расположенном на расстоянии от 100 до 150 мм от торца трубы), имели место неровности глубиной до 0,5 мм, (по ГОСТ 54383. допускаются несовершенства глубиной до 1,59 мм).When inspecting the geometry of the obtained samples, no landings on the section L1 of the inner surface of the transition zone formed in the third operation by punching (located at a distance of 150 mm to 270 mm from the pipe end) were not revealed unevenness deeper than 0.2 mm. On the section of length L7 (Fig. 9) of the transitional conical surface formed in the fourth operation (located at a distance of 100 to 150 mm from the pipe end), irregularities up to 0.5 mm deep took place (according to GOST 54383. Imperfections to a depth of 1.59 mm).
Заявляемый способ высадки концов труб может найти широкое применение в области обработки металлических изделий давлением, в частности, для высадки концов предварительно нагретых металлических труб для нефтяной и газовой промышленности.The inventive method of disembarking pipe ends can be widely used in the field of metal pressure treatment, in particular, for disembarking the ends of preheated metal pipes for the oil and gas industry.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117630A RU2686503C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Method for combined pipe ends upsetting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117630A RU2686503C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Method for combined pipe ends upsetting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686503C1 true RU2686503C1 (en) | 2019-04-29 |
Family
ID=66430294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117630A RU2686503C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Method for combined pipe ends upsetting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686503C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113070438A (en) * | 2021-04-06 | 2021-07-06 | 江阴雷特斯钻具有限公司 | Thickening die and thickening method for drill rod in double-arm drill rod |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379625A (en) * | 1993-10-20 | 1995-01-10 | Hale; John | Method and apparatus for upsetting the ends of steel pipe |
| US5517843A (en) * | 1994-03-16 | 1996-05-21 | Shaw Industries, Ltd. | Method for making upset ends on metal pipe and resulting product |
| RU2474485C2 (en) * | 2011-03-30 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Method of combined pipe end upsetting |
| RU2542179C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Combined pipe end upsetting method |
| RU2548872C2 (en) * | 2013-08-27 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Таганрогский металлургический завод" (ОАО "ТАГМЕТ") | Pipe end upsetting method |
| RU2599467C2 (en) * | 2014-12-03 | 2016-10-10 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Method of combined pipe end upsetting |
-
2018
- 2018-05-11 RU RU2018117630A patent/RU2686503C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5379625A (en) * | 1993-10-20 | 1995-01-10 | Hale; John | Method and apparatus for upsetting the ends of steel pipe |
| US5517843A (en) * | 1994-03-16 | 1996-05-21 | Shaw Industries, Ltd. | Method for making upset ends on metal pipe and resulting product |
| RU2474485C2 (en) * | 2011-03-30 | 2013-02-10 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Method of combined pipe end upsetting |
| RU2542179C1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") | Combined pipe end upsetting method |
| RU2548872C2 (en) * | 2013-08-27 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Таганрогский металлургический завод" (ОАО "ТАГМЕТ") | Pipe end upsetting method |
| RU2599467C2 (en) * | 2014-12-03 | 2016-10-10 | Публичное акционерное общество "Синарский трубный завод" (ПАО "СинТЗ") | Method of combined pipe end upsetting |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113070438A (en) * | 2021-04-06 | 2021-07-06 | 江阴雷特斯钻具有限公司 | Thickening die and thickening method for drill rod in double-arm drill rod |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2468884C2 (en) | Method of making rings | |
| WO2008008001A1 (en) | Method for producing external thread on the end section of a tubular billet | |
| JP6394254B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for expanded diameter pipe parts | |
| JP2007203342A (en) | Method for manufacturing cylindrical shaft | |
| RU2686503C1 (en) | Method for combined pipe ends upsetting | |
| RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
| RU2474485C2 (en) | Method of combined pipe end upsetting | |
| RU2620219C2 (en) | Method of drawing thin-wall products of complex form | |
| RU2591904C2 (en) | Method of making grid of grooves on inner surface of shell and device therefor | |
| JP2010064100A (en) | Gear production device and method for producing the same | |
| JP2017185531A (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus of diameter enlarged pipe component | |
| RU2572687C1 (en) | Method of production of steel forgings of ball valve half-casings | |
| RU2584195C1 (en) | Method of making cylindrical components with conical part | |
| RU2548872C2 (en) | Pipe end upsetting method | |
| RU2628444C1 (en) | Manufacture method of thick-walled short-radius elbows | |
| RU2461436C1 (en) | Method of producing variable cross-section thin-wall shells | |
| WO2023105883A1 (en) | Method for molding cylindrical body having tapered part | |
| JP2010162590A (en) | Method and apparatus for manufacturing crankshaft | |
| RU2341348C2 (en) | Method for manufacture of single-corrugation bellows | |
| RU2401174C2 (en) | Method of producing heat exchange pipes with profiled edges | |
| RU2502574C2 (en) | Method of forging bellows form tube billets | |
| RU2528927C1 (en) | Method to fabricate unequal tees from tubular billet | |
| RU2323059C1 (en) | Inner thread forming method on end portion of tube blank | |
| RU2392078C1 (en) | Method of manufacturing pipes with flanges | |
| RU2380188C1 (en) | Method for production of pipes with profiled tips |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200512 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210312 |