專利名稱：油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械設(shè)備中零配件加工工藝技術(shù)改進。
背景技術(shù)：
油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管，其工作壓力是在40MPa～100MPa之間，且須承受60～150MPa的試驗壓力。尤其在105MPa的壓力范圍內(nèi)，絕不允許采用焊接方法來制造此類產(chǎn)品。由于該產(chǎn)品已國際標(biāo)準(zhǔn)化，且因裝配需要，該產(chǎn)品兩端頭具有較大的外徑和壁厚。目前國內(nèi)一直延用在無縫鋼管的兩端車制錐管螺紋，再采用由壬(油田壓裂成套設(shè)備專用接頭，類似水暖配件中的活接結(jié)構(gòu))進行密封和聯(lián)接而成，為組合結(jié)構(gòu)。而采用這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品在實際應(yīng)用中因螺紋聯(lián)接部分常因錘擊翼形螺母而極易出現(xiàn)泄漏，給施工作業(yè)帶來不便和危險，且制造成本高，浪費材料。如采用圓鋼經(jīng)機械加工制成整體式高壓直管，加工困難，材料浪費極大，且對于有一定長度的高壓直管，其管孔無法鉆通，因此該方法沒有被國內(nèi)廠家采用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決采用現(xiàn)有技術(shù)制造的油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管安全系數(shù)低，易出現(xiàn)泄漏，制造成本高的問題，提供一種油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是采用特別的加熱方式對鋼管管端進行熱擠壓聚集成型。技術(shù)難點是管徑小、管壁薄、長/徑(3.5∶1)壓縮比大，管端失穩(wěn)嚴(yán)重，采用普通的熱擠壓方式成型后的管端內(nèi)外壁極易出現(xiàn)折疊而報廢。
本發(fā)明的成型工藝，其特征是，工藝過程為鋼管下料→管端采用溫度梯度曲線的方式加熱→去除氧化皮→在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行熱擠壓聚集成型→檢驗入庫。
本發(fā)明中所述管端加熱溫度梯度曲線起始點為900℃～1050℃，中部最高溫度為1050℃-1200℃，終點溫度為850℃。
本發(fā)明中，所述工藝過程中管端采用溫度梯度曲線的方式加熱及在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行擠壓聚集成型工藝，是采用一次或多次重復(fù)加熱擠壓成型。
本發(fā)明是基于以下基本原理設(shè)計的任何金屬材料在允許鍛造的溫度區(qū)間內(nèi)，都會隨著溫度的升高而熱變形抗力急驟減小，薄壁鋼管在熱擠壓時，如果管端加熱的溫度是一致的或略高于其它部位，則管端因沒有與模腔接觸，溫度短時間內(nèi)(2-5s)冷不下來，變形抗力小，在推力的作用下先發(fā)生變形，從而使管端部出現(xiàn)起鼓、發(fā)包、打皺等現(xiàn)象。在推力的繼續(xù)作用下，則成型后的管端就出現(xiàn)了深深的折皺而使零件報廢。
而使用了溫度梯度曲線的加熱方法，使管子加熱端部的溫度略低于管子加熱中部，而略高于管子加熱尾部，則管子端部變形抗力大，從而將推力傳遞到管子加熱中部，使其首先發(fā)生變形，充滿模腔，然后在推力的進一步作用下，使管端最終擠壓成型，這樣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有合理的金屬流線結(jié)構(gòu)，沒有折皺，完全符合工藝要求，滿足客戶需求。
本發(fā)明實現(xiàn)了長/徑大壓縮比(3.5∶1以上)的成型，管壁增厚量達2.3倍，其工藝先進，生產(chǎn)成本降低，采用本發(fā)明制造的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能可靠，產(chǎn)品合格率達98％以上，徹底解決了現(xiàn)有組件式高壓直管易出現(xiàn)泄漏的難題。
圖1是高壓直管主剖視圖；圖2是本發(fā)明鋼管管端加熱溫度梯度曲線圖。
圖中1-高壓直管小端，2-高壓直管，3-高壓直管大端，4-溫度上限曲線，5-溫度下限曲線，6-溫度中間曲線。
具體實施例方式采用本發(fā)明制造一件2″1502型L＝1000mm的油氣田壓裂成套設(shè)備高壓直管2，其結(jié)構(gòu)參見圖1，其成品總長為1000mm，采用φ65×11mm無縫管鐓制，大端(圖中右端)外徑φ110mm，小端(圖中左端)外徑為φ87mm。
加工工藝如下1.取φ65×11mm無縫管下料，總長為1270mm；2.加工高壓直管大端3a.將管料右端放入加熱爐中第一次加熱，并按圖2中的加熱溫度梯度曲線之上限曲線4進行加熱，加熱長度為330～350mm(總壓縮長度為160mm)，管子加熱端部(管料右端頭)溫度為1050℃，管子加熱中部最高溫度為1200℃，管子加熱尾部溫度為850℃；b.去除氧化皮；c.在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行第一次熱擠壓成型(完成75％壓縮變形)；d.將管料右端再次放入加熱爐中第二次加熱，并按圖2中的加熱溫度梯度曲線之下限曲線5進行加熱；加熱長度為200～220mm(因已被壓縮了120mm)，管子加熱端部溫度為900℃，管子加熱中部最高溫度為1050℃，管子加熱尾部溫度為850℃；e.在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行第二次熱擠壓成型；3.加工高壓直管小端1a.將管料左端放入加熱爐中，并按圖2中的加熱溫度梯度曲線區(qū)域中的中間曲線6進行加熱。加熱長度為280～300mm(壓縮長度為110mm)，管子加熱端部(管料左端頭)溫度為975℃，管子加熱中部最高溫度為1125℃，管子加熱尾部溫度為850℃；b.去除氧化皮；c.在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行熱擠壓一次成型；4.檢驗入庫。
權(quán)利要求
1.一種油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝，其特征是，工藝過程為鋼管下料→管端采用溫度梯度曲線的方式加熱→去除氧化皮→在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行熱擠壓聚集成型→檢驗入庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝，其特征是所述管端加熱溫度梯度曲線起始點為900℃～1050℃，中部最高溫度為1050℃-1200℃，終點為最低溫度850℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝，其特征是所述工藝過程中管端采用溫度梯度曲線的方式加熱及在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行擠壓聚集成型工藝，是采用一次或多次重復(fù)加熱擠壓聚集成型。
全文摘要
本發(fā)明是一種油氣田壓裂成套設(shè)備中的高壓直管管端熱擠壓聚集成型工藝，其特征是，工藝過程為鋼管下料→管端采用溫度梯度曲線的方式加熱→去除氧化皮→在熱壓鍛造設(shè)備上用模具進行熱擠壓聚集成型→檢驗入庫，本發(fā)明所制造的高壓直管為整體式結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有高壓直管其管端采用由壬進行密封和聯(lián)接，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易出現(xiàn)泄漏等問題，本發(fā)明工藝制造成本低，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，安全性高。
文檔編號B21C29/00GK101049615SQ20061001871
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月5日
發(fā)明者盧清華 申請人:盧清華