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油套管螺纹加工质量缺陷的分析与研究
2017-9-29  来源:中国石油集团 北京隆盛泰科石油  作者:杨周瑾 韩华刚 杨红兵 刘愿军 马丁

  
  
        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。

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