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加工套管 油管 钢管螺纹车丝生产过程简介

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加工套管 油管 钢管螺纹车丝生产过程简介

发布时间:2019/5/27 10:52:57

   套管 油管端加工對鋼管端部進行的車螺紋、定徑、加厚、強化熱處理、倒棱等工序。

   钢管端车螺纹 简称管端车丝。钢管厂生产的钢管,其单根长度通常小于14m,有的钢管的服役长度往往大大超过这一长度。如在地质钻探和石油钻采中,钻井深度通常在1000m以上,最深达7000m;用于输送石油、天然气、水、碱、矿物等的输送管线长达数公里甚至数百公里。为此,需在钢管两端车螺纹,利用相应的接箍(接手)把钢管连接起来。螺纹连接要求连接强度高,气密性好,以防止钢管断裂和输送介质外泄。为适应多种用途的需要,世界各国已研制出各种形式的螺纹,但主要采用以下3种:

(1)圓頂三角螺紋。其特點是螺紋加工簡單。但因螺紋受力不均且有變形,故連接強度低,僅靠螺紋側面密封,密封性能差。(2)偏梯形(勃特雷斯)螺紋。其特點是螺紋精度高,加工要求高,連接強度高;依靠螺紋側面和頂部壓緊密封,密封性能比較高。(3)直連型連接螺紋。其特點是不用接手,但管端需加厚,一端車外螺紋,另一端車內螺紋,加工比較難。螺紋精度高,連接強度較高;依靠頂面和一側面密封,密封性能好。

鋼管端部在車絲前通常經過的機加工包括:切管、車外圓、镗孔、倒棱和端面加工。這些工序一般都是在一台專用車絲機上一次完成的,有的也可以在兩台機床上完成。爲了保證螺紋尺寸符合標准要求,石油鑽采用管的管端螺紋,出廠時需用各種儀器進行嚴格檢測,檢測項目包括螺矩、齒高、齒形、螺紋長度、錐度、緊密矩等。

管端定徑    目的是减小钢管椭圆度,保证钢管机加工后的尺寸精度,主要用于石油套管。经端部定径后的套管,端部车丝时的黑皮扣(留有漏车表面的丝扣)数量少,可提高成材率。

管端定徑采用冷变形工艺,常用的定径方法有冲头扩径和冲头扩径+定径环压缩两种。冲头扩径时减小钢管椭圆度的效果在很大程度上取决于钢管壁厚的均匀程度。对壁厚不均较严重的热轧管如周期式轧管机轧制的钢管(见周期式轧管机轧管),经冲头扩径后,管端的表面质量恶化。因此,为了消除壁厚不均的影响和减小钢管椭圆度,应采用冲头扩径+定径环压缩法。由于冷定径时,管端不但产生弹性变形而且也出现少量塑性变形。定径后,在扩径与非扩径的过渡带,可能存在不同程度的残余应力,同时也可能出现因冲头及定径环造成的内外表面划伤,导致产生轻微应力腐蚀现象。因此应尽量提高热轧钢管的尺寸精度,避免采用管端定徑的方法。

管端加厚    主要用于石油管和地質管。因管端車絲後管壁減薄,螺紋連接部分成了整個管體強度的薄弱環節。爲了提高螺紋連接部分的強度,采用管端加厚的方法增加管端壁厚。此外,鑽杆(管)多采用管端與工具對焊連接、焊縫及其熱影響區是強度的薄弱環節。爲了提高焊縫區的強度,一般也采用管端加厚。管端加厚的形式有內加厚、外加厚和內外加厚。

鋼管加厚的工藝過程是:管端加熱(在縫式爐或感應加熱器中)加厚(用臥式鍛造機或水壓鍛造機)冷卻檢查。根據被加厚管的尺寸、加厚形式和加厚壓縮量的不同,所采用的加熱次數和加厚的道次也不一樣,有一次加熱一次加厚,或一次加熱二次加厚。爲了消除因加厚所造成的加厚端與管體的性能不均現象,鋼管在加厚後通常要進行整體熱處理。管端加厚的工藝參數主要有:加厚前管端加熱溫度t、加厚結束後管端溫度t及管端變形長度L

t始=Ac3+(400-450)℃            t=Ar3+(40-80)℃         L=(1.05-1.10)L

式中L爲計算所得的理論變形長度。

使用過程中鑽杆的失效主要出現在加厚端與管體的過渡區,因此,過渡區的尺寸至關重要。

管端強化熱處理     即通过热处理使管端车丝部分的强度高于管体强度一个级别。管端強化熱處理工艺包括管端加热、淬火(介质为压缩空气、水雾等)和回火等。

管端倒棱    用于输送矿物、气、油、水等介质的管道,通常是由钢管一根根地焊接起来的。为便于管间焊接,对管端外角需进行倒棱(见图)。根据钢管用途不同,α角大小及钝边ζ值也不同,一般α=30。爲保證管端倒棱後α及ζ尺寸精確,要求鋼管不圓度及壁厚不均盡可能小。鋼管廠在管端加工時,管端倒棱和鋼管切斷在同一台機床上進行。國際上先進的切管機均具有倒棱的功能。石油管接箍的加工在專門的機床上完成,除接箍料的定尺切斷外其他工序同管端加工類似。

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