一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法
2023-11-12 07:22:57
一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法
【專利摘要】本發明涉及鑽杆，特別是一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法。它採用了先加厚後堆焊的組合成型方法，高工位結構由管體加厚層加堆焊層構成。它有效提高了高工位結構鑽杆的加工效率，降低了材耗水平和生產成本。
【專利說明】一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及鑽杆，特別是一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法。
【背景技術】
[0002]鑽杆是石油天然氣鑽採的必須工具。鑽杆從結構上分為鑽杆管體、公接頭、母接頭三部分，公母接頭經過焊接連接成整體形成鑽杆，鑽杆間通過公母接頭的螺紋旋接，形成鑽柱，鑽柱主要起傳遞扭矩和鑽井液循環作用。世界上普遍採用美國石油學會的API系列標準，因此也稱為API鑽杆或標準鑽杆。API標準鑽杆母接頭臺肩處作為上卸扣卡固工位，高度較低，造成鑽井工人在上卸扣時必須彎腰作業，勞動強度大，作業效率低。具有高工位結構的特殊鑽杆通過在母接頭下方增加卡固結構，提高了鑽杆上卸扣作業工位，改善了上卸扣作業工況。目前高工位結構鑽杆採用特厚壁管車削成型的方法進行加工，由於車削量大，不僅浪費材料，加工效率低，而且加工費用高。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，主要解決上述現有技術所存在的缺陷，它有效提高了高工位結構鑽杆的加工效率，降低了材耗水平和生產成本。
[0004]為實現上述發明目的，本發明的技術方案是:
[0005]一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:它採用了先加厚後堆焊的組合成型方法 ，高工位結構由管體加厚層加堆焊層構成。
[0006]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:具體工藝過程如下:
[0007]A對原料管進行高工位結構的初始成型，形成高工位結構初始結構；
[0008]B在高工位初始結構上進行多層堆焊，形成高工位堆焊結構；
[0009]C高工位結構的精車加工，最終形成鑽杆高工位結構；
[0010]D對高工位堆焊結構進行調質處理。
[0011]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟A的具體工序如下:
[0012]Al首先選定原料管,其長度較普通鑽杆管體長50~90mm ；
[0013]A2依據高工位結構的位置、長度、所需高工位結構的高度、管體兩端加厚所需長度等，確定有效加熱長度與加熱位置；通常情況下，高工位結構的近處邊沿，距離鑽杆接頭焊縫的長度為400mm ；
[0014]A3對確定的部位進行加熱鐓鍛，在外部模具的控制下進行外加厚，即管壁外部增加壁厚，經過I~2道次的加熱鐓鍛，形成高工位結構初始結構；形成的高工位結構初始結構，其外徑較管體增加10~15mm。[0015]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟B的具體工序如下:
[0016]BI對上一步驟形成的高工位結構初始結構進行表面處理，經過鋼絲刷刷洗、打磨除鏽，去除表面的氧化皮等，也可進行鋼丸噴砂除鏽；
[0017]B2進行表面堆焊。
[0018]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟B2中焊對堆焊部位進行預熱，預熱溫度為300?350°C，焊絲經過烘乾處理，使用多絲自動埋弧焊進行對焊作業，焊絲選用與給管體成分接近的26GrMo ;第一層堆焊時，要小電流、低電壓，堆焊層保持在3?4mm，第一層完成後進行焊渣清理，渣清理後進行第二層堆焊，堆焊厚度控制在4?6mm ;二層堆焊完成後,形成厚度為24?25mm的高工位堆焊結構；進行退火處理，退火溫度為680?750°C ;堆焊層如果出現未融合、未焊透等缺陷時，需要打磨後重新進行補焊。
[0019]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟C中高工位堆焊結構形成後，形成的厚度大於設計厚度2?3mm，需要進行精確尺寸的車削加工，車削後形成鑽杆高工位結構。
[0020]所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟D中在杆高工位結構加工完成後，需要對堆焊層進行調質處理，解熱設備採用在中頻加熱爐，淬火介質為水；熱溫度850?950°C，保溫時間5?10分鐘；回火溫度550?650°C。
[0021]本發明創新了一種高工位結構鑽杆中高工位結構的加工方法，即:通過鐓鍛加厚+堆焊+精車+熱處理的加工方法，有效提高了高工位結構鑽杆的加工效率，降低了材耗水平和生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明工藝中經過鐓鍛形成的高工位結構初始結構示意圖。
[0023]圖2是經過本發明工藝加工的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的結構示意圖。
[0024]圖中:1-加厚增厚部分；2_堆焊區。
【具體實施方式】
[0025]本發明提供了一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法。具體工藝過程如下:
[0026]A對原料管進行高工位結構的初始成型，形成高工位結構初始結構。
[0027]Al首先選定原料管,其長度較普通鑽杆管體長50?90mm。
[0028]A2第二步:依據高工位結構的位置、長度、所需高工位結構的高度、管體兩端加厚所需長度等，確定有效加熱長度與加熱位置；通常情況下，高工位結構的近處邊沿，距離鑽杆接頭焊縫的長度為400mm。
[0029]A3對確定的部位進行加熱鐓鍛，在外部模具的控制下進行外加厚(即管壁外部增加壁厚)，經過I?2道次的加熱鐓鍛，形成高工位結構初始結構。形成的高工位結構初始結構，其外徑較管體增加10?15mm。以5英寸原料管為例，使用180KW中頻加熱爐，500/1000噸臥式加厚機組，加厚比1.3?1.35，經過兩個道次的加熱加厚，選定部位的外徑達到139?140mm，壁厚從9.19增大到15.53mm，所形成的高出管體表面的部分(長度為90±10mm、外徑140mm)即為高工位結構初始結構(圖1是經過繳鍛形成的高工位結構初始結構，加厚增厚部分為標號I)。
[0030]B在高工位初始結構上進行多層堆焊，形成高工位堆焊結構。
[0031]以高工位結構為基礎，實施多層堆焊，形成高工位堆焊結構。具體實施過程為:
[0032]BI對上一步驟形成的高工位結構初始結構進行表面處理，經過鋼絲刷刷洗、打磨除鏽，去除表面的氧化皮等，也可進行鋼丸噴砂除鏽.[0033]B2進行表面堆焊。所述的步驟B2中焊對堆焊部位進行預熱，預熱溫度為300?350°C，焊絲經過烘乾處理，使用多絲自動埋弧焊進行對焊作業，焊絲選用與給管體成分接近的26GrMo ;第一層堆焊時，要小電流、低電壓，堆焊層保持在3?4_，第一層完成後進行焊渣清理，渣清理後進行第二層堆焊，堆焊厚度控制在4?6mm ;二層堆焊完成後，形成厚度為24?25mm的高工位堆焊結構；進行退火處理，退火溫度為680?750°C ;堆焊層如果出現未融合、未焊透等缺陷時，需要打磨後重新進行補焊。
[0034]C高工位結構的精車加工，最終形成鑽杆高工位結構。
[0035]高工位堆焊結構形成後，形成的厚度大於設計厚度2?3mm，需要進行精確尺寸的車削加工，車削後形成鑽杆高工位結構。
[0036]D對高工位堆焊結構進行調質處理；
[0037]鑽杆高工位結構加工完成後，需要對堆焊層進行調質處理，解熱設備採用在中頻加熱爐，淬火介質為水。加熱溫度850?950°C，保溫時間5?10分鐘；回火溫度550?650。。。
[0038]經過本發明方法加工形成的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構如圖2所示(加厚增厚部分的標號為1，堆焊區的標號為2)。該高工位結構可以是由位於中間的圓柱體與兩邊的過渡圓錐體構成，兩個圓錐體的錐度分別為18度、35度。另外，具有本發明方法加工的高工位結構鑽杆，除管體段部加厚段、加厚過渡段、高工位結構外，管體其餘部分壁厚相同。
[0039]本發明只描述了鑽杆高工位結構的加工方法與過程，鑽杆管體兩端加厚、管體與接頭的焊接、管體熱處理、焊縫熱處理等過程，與普通鑽杆的加工過程一樣。
[0040]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
【權利要求】
1.一種堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:它採用了先加厚後堆焊的組合成型方法，高工位結構由管體加厚層加堆焊層構成。
2.根據權利要求1所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:具體工藝過程如下: A對原料管進行高工位結構的初始成型，形成高工位結構初始結構； B在高工位初始結構上進行多層堆焊，形成高工位堆焊結構； C高工位結構的精車加工，最終形成鑽杆高工位結構； D對高工位堆焊結構進行調質處理。
3.根據權利要求2所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟A的具體工序如下: Al首先選定原料管，其長度較普通鑽杆管體長50?90mm ； A2依據高工位結構的位置、長度、所需高工位結構的高度、管體兩端加厚所需長度等，確定有效加熱長度與加熱位置；通常情況下，高工位結構的近處邊沿，距離鑽杆接頭焊縫的長度為400mm ； A3對確定的部位進行加熱鐓鍛，在外部模具的控制下進行外加厚，即管壁外部增加壁厚，經過I?2道次的加熱鐓鍛，形成高工位結構初始結構；形成的高工位結構初始結構，其外徑較管體增加10?15mm。
4.根據權利要求2所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟B的具體工序如下: BI對上一步驟形成的高工位結構初始結構進行表面處理，經過鋼絲刷刷洗、打磨除鏽，去除表面的氧化皮等，也可進行鋼丸噴砂除鏽； B2進行表面堆焊。
5.根據權利要求4所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟B2中焊對堆焊部位進行預熱，預熱溫度為300?350°C，焊絲經過烘乾處理，使用多絲自動埋弧焊進行對焊作業，焊絲選用與給管體成分接近的26GrMo ;第一層堆焊時，要小電流、低電壓，堆焊層保持在3?4mm，第一層完成後進行焊渣清理，渣清理後進行第二層堆焊，堆焊厚度控制在4?6mm ;二層堆焊完成後，形成厚度為24?25mm的高工位堆焊結構；進行退火處理，退火溫度為680?750°C;堆焊層如果出現未融合、未焊透等缺陷時，需要打磨後重新進行補焊。
6.根據權利要求2所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟C中高工位堆焊結構形成後，形成的厚度大於設計厚度2?3mm，需要進行精確尺寸的車削加工，車削後形成鑽杆高工位結構。
7.根據權利要求2所述的堆焊成型的快速起下鑽鑽杆高工位結構的加工方法，其特徵在於:所述的步驟D中在杆高工位結構加工完成後，需要對堆焊層進行調質處理，解熱設備採用在中頻加熱爐，淬火介質為水；熱溫度850?950°C，保溫時間5?10分鐘；回火溫度550 ?650O。
【文檔編號】B23P15/00GK103495839SQ201310440256
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】周勇其, 袁鵬斌, 程大, 劉甘露 申請人:上海海隆石油管材研究所, 上海海隆石油鑽具有限公司, 劉甘露