石油套管接箍加工工艺.docx

石油套管接箍加工工艺.docx

《石油套管接箍加工工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油套管接箍加工工艺.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

石油套管接箍加工工艺

关键词:

石油套管接箍

　　前言

　　石油套管接箍是用来连接两油管套管的必要工件。

制造方法与无缝管相同，国内用j55n80Q等特种钢材制造。

钢管两端车有内螺纹，以便与上下两油管连接。

为保证接头处的密封性，对螺纹精度有较严格的要求。

　　一、用途

　　用于连接上下两油管套管。

　　二、种类

国产油套管分为不加厚的石油套管接箍和两端加厚的石油套管接箍。

不加厚的又分为31/2”51/2”71/2”等，我们所讲述的是不加厚51/2”油套管接箍的加工工艺。

三、加工工序

　　车端面——车外圆——镗孔——车内螺纹——检验——磷化

　　四、规格及外观质量

　　1、规格按SY/T6194-96规定，通常长度（不定尺）为304mm139mm204mm等

　　2、直径153.5140.5136.5等

　　3、外观质量按标准规定接箍的内外表面不得有折叠、裂缝、离层、发纹、结疤和深的直道缺陷存在。

钢管表面的上述缺陷可用锉、砂轮或其他方法清除掉，清除深度不得超过公称壁厚的12.5%。

缺陷不得焊补或用其他方法填补。

　　五、化学成分检验

　　1、接箍的钢号应相同，用J55N80Q号钢制造。

硫和磷的含量均不得超过0.045%，砷的含量不得超过0.15%。

按GB222-84规定取样;按GB223中的有关部分进行化学分析。

　　2、美国石油学会标准APISPEC5CT1988年第1版规定化学分析测定应按ASTME350最新版本进行。

　　六、物理性能检验

　　1、按GB228-87的规定进行拉力试验。

水压试验根据钢种和钢管口径不同，均有明确要求。

油管套管接箍的螺纹验规，根据钢管的口径有严格的要求。

　　2、美国石油学会标准APISPEC5CT1988年第1版规定油管套管接箍作拉伸试验；压扁试验；静水压试验；硫化物应力腐蚀开裂试验；晶粒度测定（按ASTME-112最新版本）；横向冲击试验（按ASTMA370、ASTME23的最新版本规定进行）；硬度试验（按ASTME18《金属材料的洛氏硬度试验标准方法》。

　　第1章零件图纸及其他要求分析

　　1.151/2"石油套管接箍的图样及技术要求

下图为加工工件的图纸：

　　第2章原材料的选择

　　2.1原材料的选取

　　2.1.1钢种选取

　　石油套管接箍是支撑油井井壁的钢管。

油井越深，套管接箍在井中受到的拉力或压力也就越大，套管接箍的寿命决定了油井的寿命。

深井、复杂结构井等高难度工艺井对石油套管的性能提出了新的、更高的要求。

我们通过分析N80Q钢，各项性能指标均符合《套管和油管规范）APISPEC5CT（第八版）的要求。

　　一、主要技术指标

　　根据用户使用要求和API5CT及其补充规定的要求，研制的主要技术指标如下。

　　化学成分：

w[P]≤0.030％，w[s]≤0.030％；

　　力学性能：

屈服强度为552～758MPa；

　　抗拉强度≥689；

　　伸长率δ≥19％；

　　冲击功：

不小于27J（Φ177.8mm×9.19㎜，纵向全尺寸试样）；

　　理化性能：

奥氏体晶粒度5级或更细（中国石油天然气总公司“补充订货技术条件”的规定）。

　　二、钢种设计

　　根据其服役条件，该钢种既要具有足够高的强度，也要具有一定的低温冲击韧性和良好的抗腐蚀性能。

另一方面又根据我厂热处理系统的淬火介质为水的情况，决定采用C—Mn钢，并加入合金元素铬（Cr），利用Cr元素在钢中的作用，提高该钢种的淬透性，并提高钢的强度和硬度。

合理地选用Cr的含量，既可改善淬透性，又由于含量不高，不致出现　淬裂现象。

我公司研制生产的N8OQ钢级石油套管的化学成分见表1。

表1　N80Q钢级石油套管的化学成分（质量分数）％

　三、淬火温度对力学性能的影响

　　该钢种的相变温度AC3=804℃，AC1=720℃。

所以取淬火温度840℃、860℃、880℃、900℃4个试验方案，将回火温度和回火保温时间分别保持在640℃、60min不变，进行热处理试验。

得出力学性能的变化（见表2）。

在其他条件不变的情况下，随着淬火温度的提高，调质处理后的钢管屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功值逐渐升高。

到880℃达到最高，再提高淬火温度则屈服强度、抗拉强度、冲击功值、延伸率都有不同程度降低。

表2　淬火温度对力学性能的影响（试验值）

五、螺纹加工

　　在管加工作业区，对管体和接箍进行螺纹加工，螺纹的表面质量和各项参数均符合API标准的要求。

之后通过管体与接箍的拧接，生产出最终的成品套管供给用户。

　　2.1.2坯料规格选取

　　根据零件图纸可知，零件的外径为153.5，故我们选择了外径为154.5的坯料，通过计算得知23点的坐标为（129.4，-107.96）故精车需要的最小直径为129.4，加工要留有一定的余量，故选择内径为128的毛坯。

　　2.2原材料入厂检验

　　2.2.1检验方法见表4

表451/2"石油套管接箍的检验方法

注1.依据APISpec5CT（第八版）

　　2.适用范围:

套管油管及接箍的坯料

　　2.2.2验收标准

检验标准见表5

　　2.2.3.检验中发现不合格时处理意见

检验中发现不合格时处理意见见表6

　　第3章51/2"石油套管接箍的加工工序

　　3.1车外圆

　　对于此工件来说，车外圆一道非常简单而又重要的工序，以下是对这道工序的详细介绍：

　　我们所生产的接箍为石油管件类型，接箍的外圆部分为无阶梯光滑曲面，在没有辅助工具的情况下，我们只能用加工一头，再加工另一头的方法来完成外圆的车削，这样会使得接箍的曲面部分产生一个小小的台阶，产品的表面质量大打折扣，在这种情况下，我们可以加工一对图中所示的锥形辅助装夹工具，简称辅助工具，图2所示。

左侧辅助工具固定在三抓卡盘上，右侧辅助工具用顶尖顶住。

加工时把坯料放在两辅助工具之间，旋动手轮，坯料会被紧紧的固定住。

现在可以进行车削。

　　用卡尺量得坯料的外径为154.4，我们需要的外径为153.5，需要车掉约1mm。

　　车削完成后左旋手轮，取下工件。

使用这种方法车削外圆，在提高表面粗糙度的同时，对曲面的同心度产生一定的影响，因为这种装夹方法不牢固，主轴转动后工件会上下晃动同心度降低。

　　优点：

节省时间，提高表面粗糙度。

　　缺点：

降低工件的同心度。

　　图2

　　3.2车端面、镗孔及车内螺纹

　　3.2.1工件的装夹

　　工件的装夹是机床加工的一个重要环节，装夹位置精度直接决定着零件加工精度，零件与卡盘底面有缝隙说明装夹位置不正确，对加工精度造成一定的影响，甚至会造成尺寸错误。

　　机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。

其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

　　工件安装的内容包括：

　　定位：

使工件相对于机床及刀具处于正确的位置。

　　夹紧：

工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化。

　　定位与夹紧的关系：

是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧。

　　一、安装的方法：

　　1、用找正法安装：

（1）方法：

　　把工件直接放在机床工作台上或放在三爪卡盘上，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧；

　　先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。

（2）特点：

　　1）这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高；

　　2）定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本；

　　3）只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产。

　　3.2.2刀具安装

　　一、安装方法

　　首先将刀片安装在刀杆上，再将刀杆依次安装到回转刀架上。

　　二、刀具安装过程中应注意以下问题：

　　1、安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；

　　2、将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；

　　3、安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心。

　　三、刀具对刀

　　1、对刀的基本概念

　　对刀是数控加工中较为复杂的工艺准备工作之一，对刀的好与差将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。

　　通过对刀或刀具预调，还可同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量。

（1）刀位点刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点。

（2）对刀对刀是数控加工中的主要操作。

结合机床操作说明掌握有关对刀方法和技巧，具有十分重要的竟义。

　　在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。

理想基准点可以设定在刀具上，如基准刀的刀尖上；也可以设定在刀具外，如光学对刀镜内的十字刻线交点上。

　　2、对刀的基本方法

　　对刀的目的就是要告诉机床刀具现在所处的位置。

目前绝大多数的数控车床采用手动对刀（将要对的刀具手动移到要对刀的位置点），其基本方法如下：

（1）将刀具的手动移动到工件的端面，后把主轴启动到适当的转数，手动沿着Z轴移动，X轴的大小保持不变（注意切削的余量不要太大），然后沿着Z轴的相反的方面退刀到离开端面，同时保持此时的位置不变化，测量此时试切产品的外径大小。

（2）在操作面板上选择刀补按钮，选择画面中出现的测量项目，输入X*，后再按测量，机床系统会自动测量刀具现在所处的位置。

如果加工的毛坯是足够的光滑就不要试切可以直接采用手动的方法把刀具的刀尖移到工件的表面，直接测量即可。

　　3、参数设定

（1）输入零件原点参数（G54-G59）

　　1）MODE旋钮设在“EDIT”；

　　2）按MENUOFSET键进入参数设定页面；

　　3）用PAGE向下或向上方向键在No1～No3坐标系页面和No4～No6坐标系页面之间切换；

　　4）用CURSOR向下或向上方向键选择坐标系；

　　5）按数字键输入地址字（X/Y/Z）和数值到输入域；

　　6）按INPUT键，把输入域中间的内容输入到所指定的位置。

（2）输入刀具补偿参数

　　1）输入半径补偿参数

　　①MODE旋钮设在“EDIT”；

　　②按MENUOFSET键进入参数设定页面；

　　③用PAGE向下或向上方向键选择半径补偿参数页面，如图2；

　　④用CURSOR：

向下或向上方向键选择补偿参数编号;

　　⑤输入补偿值到输入域;

　　⑥按INPUT键，把输入域中间的补偿值输入到所指定的位置。

　　2）输入长度补偿参数

　　①MODE旋钮设在EDIT；

　　②按MENUOFSET键进入参数设定页面；

　　③用PAGE向下或向上方向键选择长度补偿参数页面。

　　④用CURSOR向下或向上方向键选择补偿参数编号；

　　⑤输入补偿值到输入域，方法参考“输入数据”操作；

　　⑥按INPUT键，把输入域中间的补偿值输入到所指定的位置。

　　3）位置显示

　　按POS键切换到位置显示页面，位置显示有三种方式，用PAGE：

向下或向上方向键或者软键切换。

　　①零件坐标系（绝对坐标系）位置：

显示刀位点在当前零件坐标系中的位置。

　　②相对坐标系位置：

显示操作者预先设定为零的相对位置。

　　③综合显示：

同时显示当时刀位点在以下坐标系中的位置

　　3.2.3设计加工程序

　　一、主轴转速的选择

　　为了提高生产效率，提高表面质量，主轴转速的选择是及其重要的，主轴转速选择合理会极大的提高生产效率，提高表面质量，减少刀具的磨损，降低成本。

由于本工件加工时，Z轴的变化时X轴变化不大，表面粗糙度要求不高，故采用恒转速加工，由于端面精度要求为6.3μm，要求比较粗糙，故