石油套管接箍加工工艺

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j55 n80Q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3 1/2” 5 1/2” 7 1/2”等，我们所讲述的是不加厚5 1/2”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304mm 139mm 204mm等

2、直径153.5 140.5 136.5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

1.1 5 1/2"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)API SPEC 5CT(第八版)的要求。

一、主要技术指标

根据用户使用要求和API 5CT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4 5 1/2"石油套管接箍的检验方法

注1.依据API Spec 5CT（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 5 1/2"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