油田廢舊油管翻新方法

2023-10-17 20:37:14 5

專利名稱：油田廢舊油管翻新方法
技術領域：
本發明涉及一種利用油田廢舊油管軋制無縫鋼管的方法。
技術背景國內各大油田每年都定期定時，周而復始淘汰大量舊油管。其材質屬高強度合金鋼，如將其幾何形狀加以改變，消除金屬疲勞，恢復其金相結構，製作成符合市場需求、特別是油田機械加工部件適用規格尺寸的鋼管，無疑是一條實現廢物利用、節約能源、降低消耗、重新增值的有效途徑。對舊油管的改制，目前國內僅限於冷拔技術，其缺點是工藝繁瑣，先後需經酸洗、磷化、皂化，並多次打頭，退火和頻繁更換模具，既汙染環境又增加 勞動強度，更由於舊油管冷變形回彈大，易開裂，成品率極低。而且只限於減 徑，無法增壁，根本滿足不了機械加工適用的規格尺寸。因此，迫切需要對舊 油管改制的熱軋設備研究發明和製造，以及對舊油管軋制減徑增壁軋制工藝的 開創優化。 發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種將廢舊油管減徑增壁後成品無縫管 具有尺寸精度高、幾何偏差小、產品綜合性能好，提高材料利用率和生產效率， 徹底避免環境汙染，明顯降低勞動強度的油田廢舊油管翻新方法。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是油田廢舊油管翻新方法，包 括以下步驟-第一步輸送步驟將廢舊油管輸送至加熱裝置，並繼續輸送至軋制裝置， 同時給廢舊鋼管通過軋制裝置的前進力，輸送裝置採用三個均勻分布的輸送輥， 輸送輥呈一定具有前進角的斜度安裝，即輸送輥與廢舊油管接觸點的軌跡為螺 旋線；第二步加熱步驟將上步驟輸送來的廢舊油管加熱到1000—IIO(TC，提高鋼的塑性，降低變形抗力，同時改善鋼的組織性能，使其組織均勻化，消除 鋼中有害氣體、夾雜等缺陷，為下一步驟做好準備；第三步軋制步驟採用三個均勻分布的軋輥軋制形式，軋輥呈具有一定 前進角的斜度安裝，即軋輥與廢舊油管軋制接觸點的軌跡為螺旋線，三輥同時 旋轉斜切式擠壓，促使金屬流動，並保持軋制力的平衡和提高軋制質量，舊油 管內不能放芯杆支撐，以達到減徑增壁的效果。作為對上述技術方案的改進，所述軋制步驟開始前首先確定減徑量，然 後制定軋制道次，並計算增壁範圍、選定相應角度的軋輥、確定軋制速度， 並調整三個軋輥的斜切角度。作為對上述技術方案的改進，所述加熱步驟採用中頻電源感應加熱，啟動 輸送裝置的同時，啟動中頻電源裝置，使之處於工作狀態，當廢舊油管經輸送 裝置傳動旋轉進入中頻感應線圈加熱區域內時，被加熱到1000—110(TC。由於採用了上述技術方案，本發明利用三輥斜切式熱軋工藝，以舊油管作 原料管，生產軋制出高強度、小直徑、特厚壁的成品無縫管，從而適用於油田 和其他的機械部件加工；成功軋制的減徑增壁後成品無縫管具有尺寸精度高、幾何偏差小、產品綜合性能好等特點。而且完全提高了材料利用率和生產效率，徹底避免了環境汙染，明顯降低了勞動強度。主要性能檢測結果如下屈服強度〉465MPa;抗拉強度〉765MPa;延伸率〉2L 5%。
具體實施方式
油田廢舊油管翻新方法，具體步驟如下首先將進料架高度根據原料管直徑尺寸調整為與軋制線同心平行，然後將 需要軋制的原料管放置在進料架上，進料架上安裝有V型布置的傳動輥組，由 V型傳動輥組傳送廢舊油管進入輸送裝置。輸送步驟將廢舊油管輸送至加熱裝置，並繼續輸送至軋制裝置，同時給 廢舊鋼管通過軋制裝置的前進力，輸送裝置採用三個均勻分布的輸送輥，輸送 輥呈一定具有前進角的斜度安裝，即輸送輥與廢舊油管接觸點的軌跡為螺旋線。輸送裝置結構形式和功能與軋制裝置相對應，在六邊形機架上均布安裝 三個輸送輥，與軋制裝置軋制線同軸。它的結構近似軋制裝置，輸送輥內軸線 與軋制線相傾斜3度一8度，其傾斜角為輸送前進角。用調速電機傳動，首先 經過將輸出軸改為空心軸形狀的漸開線式減速機，連接配有三個被動齒輪的支 板。然後傳動被動齒輪並通過萬向傳動軸連接輸送輥軸，使其輸送輥斜切式轉 動。輸送輥三輥置放形式為上方一個，底部兩個。三輥距離等邊相等，底部兩 個配有調整絲槓和它的調整手輪，利用輥距的尺寸，計算出原料管直徑相應的 規格，手工調整後鎖定。而上方配置蝸輪蝸杆減速機，利用蝸輪中間孔加工出 內螺紋，與調整絲槓配套，利用電機正、反轉——傳動蝸輪蝸杆減速機，使絲 槓上下升降隨意調整輸送輥距。主要功能輸送裝置上輥提升，方便於原料管經上料裝置的V型輥傳送進 輸送裝置。待原料管傳送到輸送輥中心後，上輥降下，與原料管相切，經調速 電機的傳動，三輥斜切式轉動，原料管被驅使旋轉前移，穿入中頻加熱感應圈 內，根據原料管的體積重量，調整相應的給進速度，待原料管體緩勻感應加熱 到軋制溫度後，餵入軋制裝置，待軋輥咬入後，輸送裝置的上方輸送輥迅速提升 脫離管體，避免與軋制輥轉速不同步。底部兩個輸送輥作為鋼管平行支點仍然 轉動配合。待鋼管軋制結束。下一根鋼管開始，重複以上動作。加熱步驟將上步驟輸送來的廢舊油管加熱到1000—110(TC，提高鋼的塑 性，降低變形抗力，同時改善鋼的組織性能，使其組織均勻化，消除鋼中有害 氣體、夾雜等缺陷，為下一步驟做好準備。加熱形式及中頻加熱感應圈可控矽中頻電源裝置是一種利用可控矽的整流、逆變技術，把50HZ的中頻交流電，再輸入至感應式加熱器，完成對金屬、合金加熱的成套裝置。中頻電源加熱感應原理感應加熱器是通過中頻電流的銅製螺旋管，鋼管 置入螺旋管內。這可等效成為一個空心變壓器。螺旋管相當一次繞組，鋼管相 當於二次繞組。根據電磁感應原理。當一次繞組通過中頻電流，這一強大交變渦流使鋼管自身直接發熱。加熱的主要目的是提高鋼的塑性，降低變形抗力；同時改善鋼的組織性能，使其組織均勻化；有助於消除鋼中有害氣體、夾雜等 以便於軋制。採用中頻電源感應加熱是廢舊油管軋制的最佳形式。它的具體操作程序是: 啟動輸送裝置調速電機的同時，啟動中頻電源裝置，使之處於工作狀態。當毛坯管經輸送裝置傳動旋轉進入中頻感應線圈加熱區域內時，被加熱到iooo— iioo攝氏度。根據原料管的體積和規格及壁厚，調控中頻感應加熱線圈電流輸入參數， 選擇感應透深度，提高和降低感應溫度。或利用輸送裝置調速電機的轉速數， 調整輸送速度，使在線速度和在線溫度相匹配，完善毛坯管溫度適中。軋制步驟採用三個均勻分布的軋輥軋制形式，軋輥呈具有一定前進角的 斜度安裝，即軋輥與廢舊油管軋制接觸點的軌跡為螺旋線，三輥同時旋轉斜切 式擠壓，促使金屬流動，並保持軋制力的平衡和提高軋制質量，舊油管內不能 放芯杆支撐，以達到減徑增壁的效果。軋制裝置結構形式和工序流程(1) 、軋制裝置主機架採用六邊形形狀 便於120度均分布置三個軋輥，置放形式是上部一個，底部兩個，三輥距離等邊相等。軋輥內軸線與軋制線相傾斜3度一8度，其傾斜角為軋制前進角。經機械傳動，軋輥因前進角而斜切式旋轉從而軋制鋼管並前移。(2) 、軋制裝置採用三輥斜切式軋制方式選擇三輥軋制形式，是因為三輥同時旋轉軋制，無須加導板裝置，既減少 了切向摩擦阻力，又分解了鋼管的軋制應力，從而提高了本熱軋機的軋制力。同時又能恢復和提高外徑光潔度。(3) 、軋制裝置機械傳動裝置通過電機動力，由臥式減速機一次減速傳動，連接立式減速機二次減速，同 時將立式減速機均布配置的三支輸出軸通過萬向軸連接軋輥軸，使其軋輥斜 切式轉動。外嚙合漸開線圓柱齒輪臥式減速機。輸出軸和輸入軸各一支。它的結構形式為兩軸圓柱斜齒水平分割全封閉式。作為配套同時研發製造了外嚙合漸開線圓柱齒輪立式減速機。輸入軸一 支輸出軸三支。它的結構形式為四軸圓柱斜齒立體分割全封閉式。立式和臥式減速機潤滑油均盛於機體內部，各軸支點均用滾動軸承，其軸向間隙可用外部壓盤調整。由於鋼管的軋制過程是沿三輥相切中心的軋制線前移 所以將臥式減速機的輸出軸和立式減速機的輸入軸採用空心厚壁管並用連接盤連接形成一體。使軋制的鋼管從中間穿行。因熱軋，減速機空心軸內必須放置水循環冷卻裝置的水管，將水射 入空心軸側壁，因旋轉形成的離心力使水在壁周上均勻降溫。如此設計定型的優點是既保證了鋼管與軋制線的同心度，又方便 測試鋼管走向與減速機中心平行。又因空心厚壁管替代軸，需加大直徑， 使減速機軸承藉此選型加大，從而強化了軸承的載荷能力，延長其使用 壽命。(4)、三輥定徑調整方式因為六邊形主機架按120度均布了三輥的裝置。每個輥軸的兩端各置於內裝 有兩付斜口軸承的座中。兩個軸承座又配置在T型軸上，T型軸又置於調節套 而固定在主機架內配置為三角方位。三輥相切為等邊三角形，單獨上下，可以調整每個軋輥的向心距離，可使 軋制的成品管直徑精密度可調，橢圓度小。如上下同時啟動，可以使三輥的向 心距離相等，從而利用輥距的尺寸，計算出直徑相應的規格。三個軋輥分別獨立配置絲槓和它的調整輪，利用絲槓螺距的轉動距離，替 代標度尺，作以參照。即可單獨調整，又可根據軋輥之間距離同等，循序依次 調整，達到三輥的輥距尺寸相同，計算出直徑相應的規格，從而任意變形定徑。(5)、軋制流程調整軋輥輥距，固定變形定徑的直徑規格。啟動軋制裝置的調速電機，由 輸送裝置輸送輥將毛坯管旋轉穿行於中頻電源感應加熱線圈，當加熱溫度符合 軋制要求時，餵入軋制裝置的三輥咬合區，使毛坯管被三輥咬入與軋輥同時旋 轉並前進，直至終軋結束。由於廢油管腐蝕點多、疲勞性大、偏壁偏溝現象嚴重，整體或局部受熱均 勻度差。軋制時注意觀察其溫度變化，如果加熱溫度過高時，使毛坯管過熱和 過燒。過熱，導致鋼中奧氏體晶粒過度長大，削弱了晶粒間的結合力，使鋼的 機械性能顯著降低，甚至在軋制時產生裂紋。過燒，則喪失了鋼的強度與塑性， 在軋制時破裂成塊而成廢品。如果溫度過低，使毛坯管降低塑性，使其變形抗 力大，軋制時出現破裂或無法歸圓成型。將下料架高度根據成品管直徑尺寸調整為與軋制線同心平行，軋制後的成 品管旋轉進入下料架上，由槓桿裝置將料翻出，軋制工序完成。在以上加工步驟中，採用公知技術的循環水降溫系統(1) 、中頻電源裝置系統和感應加熱圈均採用循環水冷卻方式，水質不超過8個硬度(軟水)，PH值在6.5——8.5範圍內，機械雜質和腐蝕性離子少。 水的電阻率〉20Q/cm，水壓為2——3帕左右，水泵水量為5——10T/H左右， 冷卻水進口溫度小於35'C，出口溫度為55。C。(2) 、由於熱軋，軋制裝置在工作時，軸承等潤滑部件的保護需要冷卻降 溫，特別是軋輥內外及軋輥軸承座，更需循環水降溫系統的配置。(3) 、鋼管經軋制後，根據標準和用戶要求需要，利用餘熱，在線熱處理冷卻。因此，設置水池做儲蓄循環，安裝水泵，水壓為3——4帕左右，設置水 管和多個分流閥門，配合中頻電源和軋機機組使用。本發明的方法工藝過程簡單，利用三輥斜切式熱軋工藝，採用中頻加熱方 式，使用本發明人發明製造的內冷式軋輥(已獲國家專利，專利號ZL200420097971.4)，以廢舊油管作原料管，經多次實驗己生產軋制出高強度、 小直徑、特厚壁的成品無縫管。
權利要求
1. 油田廢舊油管翻新方法，其特徵在於包括以下步驟第一步輸送步驟將廢舊油管輸送至加熱裝置，並繼續輸送至軋制裝置，同時給廢舊鋼管通過軋制裝置的前進力，輸送裝置採用三個均勻分布的輸送輥，輸送輥呈一定具有前進角的斜度安裝，即輸送輥與廢舊油管接觸點的軌跡為螺旋線；第二步加熱步驟將上步驟輸送來的廢舊油管加熱到1000-1100℃，提高鋼的塑性，降低變形抗力，同時改善鋼的組織性能，使其組織均勻化，消除鋼中有害氣體、夾雜等缺陷，為下一步驟做好準備；第三步軋制步驟採用三個均勻分布的軋輥軋制形式，軋輥呈具有一定前進角的斜度安裝，即軋輥與廢舊油管軋制接觸點的軌跡為螺旋線，三輥同時旋轉斜切式擠壓，促使金屬流動，並保持軋制力的平衡和提高軋制質量，舊油管內不能放芯杆支撐，以達到減徑增壁的效果。
2. 如權利要求1所述的油田廢舊油管翻新方法，其特徵在於所述軋制步驟開始前首先確定減徑量，然後制定軋制道次，並計算增壁範圍、選定相 應角度的軋輥、確定軋制速度，並調整三個軋輥的斜切角度。
3. 如權利要求l所述的油田廢舊油管翻新方法，其特徵在於所述加熱步 驟採用中頻電源感應加熱，啟動輸送裝置的同時，啟動中頻電源裝置，使之處 於工作狀態，當廢舊油管經輸送裝置傳動旋轉進入中頻感應線圈加熱區域內時，被加熱到1000—1100。C。
4. 如權利要求l所述的油田廢舊油管翻新方法，其特徵在於所述軋輥為 內冷式軋輥。
全文摘要
本發明公開了一種油田廢舊油管翻新方法，它利用三輥斜切式熱軋工藝，以舊油管作原料管，生產軋制出高強度、小直徑、特厚壁的成品無縫管，從而適用於油田和其他的機械部件加工；成功軋制的減徑增壁後成品無縫管具有尺寸精度高、幾何偏差小、產品綜合性能好等特點。而且完全提高了材料利用率和生產效率，徹底避免了環境汙染，明顯降低了勞動強度。主要性能檢測結果如下屈服強度＞465MPa；抗拉強度＞765MPa；延伸率＞21.5％。
文檔編號B21B27/08GK101249507SQ20081001547
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者王劍波, 郭曉輝 申請人:王劍波