螺纹质量与断裂（精选3篇）
螺纹质量与断裂 篇1
摘要：在石油企业勘探开发过程中,油套管螺纹的加工质量直接与勘探开发效益有着紧密的联系。这主要是因为螺纹属于连接部位,所以其是最为薄弱的环节所在,因而往往是事故高发的区域,在油套管螺纹加工过程中,往往存在这样或那样的质量缺陷。本文正是基于这一背景,结合自身工作实践,对油套管螺纹加工质量缺陷进行分析,并提出了强化油套管螺纹加工的几点浅见。希望通过本文的探究,不断的提高油套管螺纹加工质量,切实提高石油企业的勘探开发效益。
关键词：油田企业,油套管螺纹,加工质量缺陷
油田企业在石油资源勘探开发过程中,为了预防油套管螺纹加工质量缺陷对勘探效益带来的影响,我们必须对其缺陷的类型进行分析,并采取有效的措施,例如控制原料的直度,确保工件能将中心卡紧,并对机床定位的误差进行控制,同时强化车丝程序坐标点的调整等。这些措施的应用,能有效的促进加工质量缺陷的控制。
1油套管螺纹加工中常见的质量缺陷分析
油套管螺纹加工中,常见的质量缺陷主要有以下几种:一是黑皮扣;二是波纹;三是紧密距;四是齿高、锥度、螺距等。
就黑皮扣而言,主要是丝扣局部在加工量方面严重不足,导致其出现光洁度较差的情况,其主要和钢管自身的直径以及管壁的厚度、椭圆度和精度以及管端的平直度之间存在关联。当管体存在黑皮扣时,主要是由于管体外径较小,加上管端的平直度不够,以及椭圆度较大而导致。
而且随着螺纹出现黑皮扣之后,还会出现丝扣偏壁缺陷,主要是对钢管进行车丝处理后,一边较薄而另外一边则壁厚不均。之所以丝扣会偏壁,其形成的原因和螺纹形成黑皮扣的原因相同,均是由于钢管管端的壁厚不均匀以及椭圆度较大和弯曲所导致,加上螺纹加工存在偏壁,以及加工量没有得到合理的控制,导致丝底壁厚超负差。所以二者均是螺纹加工的质量缺陷所在。
而紧密距、齿高、锥度和螺距等则属于螺纹参数,往往由于其参数超标而导致其连接性与密封性较差。其中,紧密距又是整个螺纹中诸多单项参数的综合波动值,所以当任何一个单项参数不合格时,均会对其紧密距带来影响,因而其不仅与钢管材质有关,而且与加工的方式以及加工的机床类型和平稳性与机床自身的精密性等有着紧密的关联[1]。
2强化质量缺陷措施的对策分析
2.1螺纹黑皮扣的处理措施分析
针对螺纹黑皮扣这一质量缺陷的处理,主要是结合其形成的原因,进行针对性地强化处理。笔者在结合上述原因的基础上,提出以下几点针对性的对策。
(1)确保管体材料具有较强的垂直度。因为形成黑皮扣主要是由于管体的材料具有较大的弯曲度所导致,因而我们在利用机床对套管进行加工时,为了更好地确保油套管的垂直度,在对弯曲度不同的管体材料进行加工时,应确保其管体的弯曲度范围,应结合所加工的套管的直径以及机床的型号进行确定,并且始终应低于这一标准值,否则就会导致螺纹出现黑皮扣的问题,而所以加工弯曲度的控制就显得尤为重要,一般是弯曲度在1.0 mm之内,才能更好地降低黑皮扣的形成,才能更好地在螺纹加工中有效对这一缺陷的出现降到最低,从而达到提高管体材料垂直度的目的,降低黑皮扣对其带来的影响,促进其在油气资源勘探中的作用得到有效的发挥。
(2)确保工件能将中心卡紧。这主要是因为机床自身的主机与辅机之间不同心,加上卡爪并没有将其调正,进而导致卡不紧的问题,最终形成黑皮扣与丝扣偏壁等质量缺陷。
在对其处理过程中,首先应将管料自身的因素排除之后,在对机床进行调整时,应确保主机和辅机之间同心,同时应对定心卡爪进行调整,并检查其前后卡盘卡爪存在磨损与否,从而更好地对定心卡爪进行调整,并通过将钢管卡住并转动对其定心的情况进行检查,在定心之后,钢管旋转的精度应控制在0.5 mm之内,并把前后卡盘进行调整,使其处于浮动的工作状态,这样就能确保头端轻微的弯曲钢管之后就能确保其定心状态满足实际需要,进而有效的将黑皮扣与丝扣偏壁的形成降到最低[2]。
2.2螺纹参数超标问题的处理措施分析
(1)加强对机床自身精度的控制。在对螺纹进行加工时,主要是采取刀具补偿与程序调整,但是往往实际测量所得的螺纹锥度以及紧密距与测量值之间的变化明显不大,究其根源,主要是由于机床自身的精度不足所导致。这主要是由于当前目前采用的一些车丝机自身的精度要求难以符合实际的需要。因而我们必须强化对机床自身精度的控制,尽可能地加强对老旧车丝机的淘汰力度,强化对其的投入和更新。
一般而言,主要是对粗、精车刀套的滚珠丝杠的间隙和机床的主轴轴向间距的精度分别控制为0.10 mm和0.05 mm,同时还应对旋转刀台的垂直度误差控制在0.05mm之内,并且通过调整数控程序,将螺纹的锥度与紧密距等严格的控制,确保其与API标准中的相关要求相符,从而更好地确保机床自身的精度满足油套管螺纹加工的精度需要。
(2)强化对螺纹的锥度与紧密距的调整与优化。在诸多螺纹参数中,由于锥度与紧密距是最为重要的影响因素,所以我们应切实加强对其的调整和优化。
就标准的锥度而言,其主要是每英寸的长度直径变化为0.0625″(1.5875 mm)。若为完整螺纹部分,其允许的最大偏差在0.061″到0.067″(1.55~1.67 mm)之间,而不完整的螺纹部分,其允许的最大偏差在0.061″到0.067″(1.55~1.70 mm)之间。而在对其锥度进行检测时,主要是以螺纹为起始点,每隔大约25.4 mm之后,应对这一点的锥度值进行测量,一共需要测量三点。并结合测量的实际,强化对机床的调整,且在整个调整过程中,应对机床的定位误差进行有效的补偿,从而有效的对螺纹精车过程中的始点坐标值进行调整,并通过改变车丝的坐标值而达到将其锥度与紧密距进行调整的目的。
(3)充分意识到强化加工精度控制的必要性。在对油套管进行加工时,应对其材料的内外径的椭圆度和垂直度进行严格的控制,从而更好地为机械加工提供便利。
所以在整个加工过程中,作为加工人员,必须紧密结合油套管的螺纹加工需要,切实确定其各项参数的标准。这就需要我们在实际加工中紧密结合实际,确定其不同因素带来的影响,并针对性的强化对其的处理,才能更好地满足油套管加工的需要。
此外,加工过程中还应考虑加工台稳定性的控制,即便是丝毫的不稳定,也可能因此导致所车的螺纹质量缺陷出现,这就需要我们必须重视对其的加工。
(4)在油套管螺纹加工时,应及时的对其加工质量进行检查和校正,严禁在加工之后再进行检查,否则就会由于检查不及时而引发质量问题。与此同时,对检验工具的精度也应进行严格的控制,才能更好地确保确保检测的精确性,从而更好地确保加工的质量。
对于加工中出现的质量问题,能解决的应及时的解决,若不能解决则应及时的更换,并找出精度偏差的原因所在,从而更好地在今后的油套管螺纹加工中加强对其的优化和完善,确保其加工的精度和质量,最大化的确保其加工质量缺陷得到有效处理,最大化的确保石油企业的勘探效益[3]。
3结语
综上所述,油套管螺纹加工质量的缺陷虽然不可避免,但是我们能最大化的将其质量缺陷降低,尽可能地提高其加工质量,这就需要我们结合其质量缺陷的类型,针对性的强化对其的处理,才能更好地满足勘探开发的需要。
参考文献
[1]马刘宝,朱靖,赖兴涛.油套管螺纹粘扣原因分析及研究现状[J].钢管,2011,03:27~30.
[2]何巍,李晓,胡海青.油井管螺纹加工质量缺陷的分析与研究[J].包钢科技,2011,06:27~29.
[3]邹昊.油套管特殊螺纹接头质量探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2014,10:36.
螺纹质量与断裂 篇2
1.1 螺纹抗粘扣性能
螺纹的抗粘扣性能是评价螺纹连接性能的一项重要指标, 螺纹的抗粘扣性能主要与螺纹的参数、螺纹密封脂和现场操作有关。
1.1.1 螺纹参数优化及检测
螺纹参数分为几何和物理两种。西安管材所的研究发现:外螺纹中径偏小, 内螺纹中径偏大或者外螺纹锥度偏于下限, 内螺纹锥度偏于上限都容易造成粘扣现象的发生。在螺纹几何因素对粘扣性能的影响依次是中径、接箍不圆度和锥度, 其他参数影响较小。内外螺纹螺距偏差过大, 造成接触应力分布不均, 易产生粘扣现象。单纯提高螺纹的加工精度并不能从根本上解决粘扣问题。
1.1.2 螺纹密封脂、镀层及材质
国内对螺纹密封脂的研究起步较晚 (上世纪80年代末期) , 与国外相比有很大的差距。1996年西安管材所和美国Tubermasters S.A.公司共同合作开发了中国高级螺纹密封脂, 实际应用中证明这是一种性能优良的螺纹密封脂。螺纹表面处理方式有多种:如磷化、镀锌、镀铜等, 其对改善螺纹抗粘扣性能的效果也不相同。
1.1.3 现场操作规范及标准
从油田发生的石油管事故来看, 有相当一部分是因现场操作不规范引起的。现场上扣扭矩的增大, 粘扣数量及粘扣程度将直线增长。外夹持力过大引起的接箍变形也会造成严重的粘扣现象, 外夹持力位置越靠近入扣端螺纹, 粘结倾向越大。
1.2 几种不易粘扣石油管螺纹
试验发现, 采用一些特殊螺纹接头的石油管具有良好密封性能和连接强度, 而且不易粘扣, 像NS2CC、TM、NK3SB、Hydril超级EU接头螺纹等。
1.2.1 圆螺纹不粘扣接箍
提出了增大接箍螺纹起始牙的节径, 并采用一小段大锥度的“引入螺纹”作为过渡接箍, 使接箍的起始牙边缘不会刮着已拧入的螺纹, 可有效地消除粘扣现象。
1.2.2 高连接强度圆螺纹 (HS-RTC)
HS-RTC螺纹因为黑皮螺纹参加连接, 除了增加螺纹连接长度, 减小连接处管体壁厚削弱影响外, 还增加了螺纹节径, 减小了螺纹连接长度上的管体周向应力, 提高石油管螺纹连接强度外, 从根本上消除了粘扣现象。
1.2.3 高气密偏梯形螺纹 (HT-BTC)
HT-BTC技术是将API偏梯形螺纹套管的管端加工成圆弧形的轴向过盈金属密封面, 缩短接箍长度, 使接箍连接的两根石油管的端面在紧扣后相互接触压紧, 形成封闭的金属密封环来提高密封性能。
2 影响石油管柱螺纹连接质量的因素及分析
2.1 扭矩对螺纹连接质量的影响
2.1.1 对螺纹连接强度的影响
对于A P I石油管, 如果紧上扣扭矩过大, 就会在螺纹的接箍和公扣之间产生较大的圆周应力, 产生应力破坏或应变裂纹, 从而降低整个管柱的强度, 甚至在管螺纹处断裂。如果紧螺纹扭矩太小, 就会直接降低螺纹轴向载荷的能力, 产生滑扣现象。
2.1.2 对螺纹密封的影响
石油管螺纹的密封有三种基本形式: (1) 锥形螺纹主要依靠螺纹金属对金属压合, 并以密封脂粒子充填间隙来进行密封 (API标准螺纹) ; (2) 金属对金属的封口式密封 (特殊螺纹和气密扣) ; (3) 弹性密封。三种密封形式, 都必须通过一定的上扣扭矩来保证, 使螺纹金属和金属之间的耐压能力大于石油管所承受的内压和外压。
2.2 转速对螺纹连接质量的影响
在下入石油管作业中, 单根管柱的重力压在石油管螺纹上, 螺纹旋合时会产生摩擦热, 热量的多少与转速、摩擦系数和压紧力有关。如果转速过快将破坏润滑环境, 使石油管螺纹磨损而破坏。
2.3 其他影响因素
2.3.1 螺纹脂的影响。
质量较好的螺纹脂摩擦系数较小, 可以减小上扣扭矩, 继而减小粘扣倾向。螺纹脂在低温下涂抹对粘扣没有明显作用。
2.3.2 接箍的影响。
接箍变形将会造成严重的粘扣现象, 若接箍变形是由于外壁受夹持力引起的, 则外壁受夹持力越大或夹持位置越靠近入扣端, 螺纹粘结倾向越大。
2.3.3 错扣情况下旋合螺纹, 扭矩大且螺纹损伤严重。
2.3.4 现场下入石油管作业中对螺纹联
接质量的影响因素还包括螺纹加工精度、公差、螺纹镀层的保护以及螺纹清洁等。
3 现场作业套管螺纹质量控制方法
3.1 工具和仪器的保证
提高下入石油管作业质量, 要有良好的设备和高精度的仪器来对作业现场进行监测和控制。
3.2 现场控制螺纹连接质量的具体措施
a) 作业施工前石油管的检查和处理。按标准检查下井管柱外观和内径, 检查原配螺纹端外露螺纹的扣数, 不能超过2/5扣。
b) 上扣前对螺纹的检查和处理。螺纹表面的轻度刻痕可不予处理, 但纵向伤痕对螺纹的上扣扭矩及密封性能影响较大。特殊螺纹的密封表面不能有任何损伤, 并使用对扣导向器上扣。
3.3 下入石油管作业工具准备
对于深井, 不能使用吊卡, 应使用卡盘, 否则过大的轴向力会使接箍变形, 影响螺纹的联接质量。
3.4 螺纹密封脂的选择与使用
螺纹密封脂要选择正规厂家产品。在使用中, 要确保螺纹密封脂涂匀涂够, 这样才能有效润滑螺纹, 防止粘扣。
3.5 控制扭矩
使用TNY系列扭矩仪, 对于API标准螺纹扭矩控制推荐的大小值之间。特殊螺纹石油管按厂家推荐值实施。
3.6 转速控制
旋合螺纹的转速控制在25r/m i n以内, 紧螺纹的转速控制在5r/min左右;特殊螺纹按厂商推荐实施。
4 结论
(1) 下入石油管的连接质量直接影响油气产量和油井寿命, 必须确保连接质量合格。
(2) 影响螺纹连接质量的因素包括扭矩、圈数、转速、螺纹密封脂、加工精度等, 必须严格控制和把关。
(3) 紧螺纹扭矩是螺纹联接实施过程中最关键的因素, 应使用专用扭矩仪进行控制。
(4) 建议钻井和作业行业成立专门下套管服务队伍, 使下入石油管作业标准化、规范化和科学化。
参考文献
[1]侯毅.提高石油套管螺纹连接性能的三项技术和专利介绍[J].钢管, 2006, 6[1]侯毅.提高石油套管螺纹连接性能的三项技术和专利介绍[J].钢管, 2006, 6
[2]赵金洲, 张桂林.钻井工程技术手册[M].中国石化出版社, 2011, 3[2]赵金洲, 张桂林.钻井工程技术手册[M].中国石化出版社, 2011, 3
有效提升螺纹车削质量 篇3
(1) 一致性是确保螺纹车削最佳质量和生产效率的关键如果螺纹质量在生产过程中不能保证前后的一致性, 那么加工将毫无成本效益可言。在任何生产状况下, 出现停机和废品都会降低生产效率和经济效益。
(2) 质量与刀具使用寿命直接相关如果每个刃口磨损形式不一致或者非适当的磨损形式出现, 螺纹质量就会首先受到影响。在螺纹的粗加工和精加工中都用到锋利且尖的切削刃, 其在快速加工过程中要承受非常高的温度和压力, 因此可知:性能一致的刀具寿命对加工过程尤为重要。
螺纹的加工
螺纹车削需要保持高生产效率以避免成为整个车削工序中的加工瓶颈。如果因背吃刀量不正确而导致加工螺纹的进给次数过少或过多, 就会分别产生切削刃口加载过度或者刃口只是摩擦而非切削加工的情况。两者均会导致刀片过早崩刃。
螺纹车削加工能否达到一致, 很大程度上取决于刀具的稳定性、应用场合以及加工参数。
为改进各种切削刀具的稳定性而开发的iLock定位方式能够进一步提高夹紧安全性, 延长刀具寿命并提高生产效率。在螺纹车削中, CoroThread 266能确保刀片绝对稳固的定位 (见图1) 。对螺纹车削来说, 这是一项重大技术突破, 因为任何一种不稳定的因素对螺纹车削加工都是不利的。
刀片的适应性
为了获得螺纹车削的最佳质量和高生产效率, 刀片稳固的夹紧及不产生热变形都是非常重要的因素。刀片在高温条件下发生塑性变形是螺纹车削中对刀刃的最大威胁, 它会导致刀具寿命的缩短与切削速度的降低。为改善这一现象, 一种全新的刀片材质G C1125 (见图2) 应运而生, 针对所有材料的螺纹车削进行了优化。它是细晶粒刀片基体技术在高热态硬度研究上的最新成果。除了具备更稳定而长久的使用寿命外, 同时增加了通过提升切削速度来提高生产效率的可能性。
结语