專利名稱：一種整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼、鍛造、機(jī)加、熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了一種整體方鉆桿的生
產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
方鉆桿是石油鉆井作業(yè)用的重要鉆柱構(gòu)件之一，它在鉆井過程中主要起傳遞動(dòng) 力、連接井底鉆具的作用。根據(jù)服役條件，方鉆桿應(yīng)采用強(qiáng)度高、剛性好的材料制作。機(jī) 械性能應(yīng)滿足石油部標(biāo)準(zhǔn)SY/T6509-2000或API SPEC7-1標(biāo)準(zhǔn)(兩標(biāo)準(zhǔn)基本相同)。方鉆 桿的類型分四方和六方兩種，產(chǎn)品特點(diǎn)一是上、下加厚端為圓形、尺寸大(上加厚端直徑 Φ 196. 9mm、其端部有65/8REG左旋內(nèi)螺紋或41/2REG左旋內(nèi)螺紋，下加厚端隨規(guī)格不同直 徑也有所不同，但端部均為不同規(guī)格的右旋外螺紋)；二是方鉆桿中間部位為驅(qū)動(dòng)部分，尺 寸比兩端小且細(xì)長、長度約11280 15M0mm、且形狀為正四方形或正六方形；三是方鉆桿 中心有貫穿全長的中心通孔，孔徑在Φ 31. 8 88. 9 mm,全長12190 16460mm。中國專利CN201068741[專]采用一種石油鉆井作業(yè)用的一種新型六方鉆桿由插 接密封圈、外管下接頭、內(nèi)管下接頭、內(nèi)管本體、外管驅(qū)動(dòng)體、內(nèi)管固定短節(jié)、接頭密封圈、內(nèi) 管上接頭、外管上接頭組成內(nèi)管本體分別與內(nèi)管下接頭、內(nèi)管固定短節(jié)絲扣連接，內(nèi)管固 定短節(jié)上端與外管上接頭絲扣連接用接頭密封圈密封，內(nèi)管上接頭、外管上接頭均與內(nèi)管 固定短節(jié)絲扣連接，將插接密封圈套在內(nèi)管下接頭下端，外管上接頭與內(nèi)管下接頭絲扣連 接，將六方滾子補(bǔ)心套在外管驅(qū)動(dòng)體上。該鉆桿存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝精度高、使用壽命短、適 用范圍窄等缺陷。國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的方鉆桿，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于焊接式結(jié)構(gòu)，是由圓形的上加厚端、方 形的中間驅(qū)動(dòng)部分、圓形的下加厚端，分三部分焊接而成，材料為軋制用鋼。它存在的問題 是產(chǎn)品存在焊接應(yīng)力、質(zhì)量差、使用壽命短等缺陷?，F(xiàn)有的方鉆桿生產(chǎn)工藝不能解決上述 現(xiàn)有方鉆桿存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為彌補(bǔ)現(xiàn)有方鉆桿生產(chǎn)工藝的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種整體方鉆桿的生 產(chǎn)工藝，以解決現(xiàn)有方鉆桿存在的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品分段焊接導(dǎo)致焊接應(yīng)力、質(zhì)量差、使 用壽命短、適用范圍窄等缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，當(dāng)方 鉆桿方形部分的對(duì)邊寬> 133. 4mm時(shí)，所述生產(chǎn)工藝按下述的工藝路線(1)進(jìn)行冶煉工 序?qū)⑹豌@具用鋼4145H電爐冶煉加真空精煉、然后進(jìn)行真空脫氣、澆注成鋼錠，脫模后 將鋼錠熱送至鍛造工序；鍛造工序?qū)撳V加熱、拔長，鍛造成形，然后進(jìn)行鍛后熱處理正 火加回火，鋸切錠尾、冒口料頭后進(jìn)行黑皮超聲波探傷，合格后下轉(zhuǎn)機(jī)加工序；機(jī)加工序 機(jī)加上先車架位并車平端面，然后鉆通中心孔，接著進(jìn)行車臺(tái)階圓、磁粉探傷、檢驗(yàn)合格后 下轉(zhuǎn)調(diào)質(zhì)熱處理工序；調(diào)質(zhì)熱處理工序中頻爐空心調(diào)質(zhì)熱處理，超聲波探傷合格后切片、性能檢測(cè)，合格后下轉(zhuǎn)精加工序；精加工序精加時(shí)先車上、下加厚端及中部驅(qū)動(dòng)部分的過 渡處然后再銑驅(qū)動(dòng)部分及兩端螺紋加工，螺紋無損探傷、半成品檢驗(yàn)，合格后螺紋表面磷 化；當(dāng)方鉆桿方形部分的對(duì)邊寬<133. 4mm時(shí)，所述生產(chǎn)工藝按下述的工藝路線(2)進(jìn)行冶 煉工序?qū)⑹豌@具用鋼4145H電爐冶煉加真空精煉、然后進(jìn)行真空脫氣、澆注成鋼錠，脫 模后將鋼錠熱送至鍛造工序；鍛造工序?qū)撳V加熱、拔長，鍛造成形，然后進(jìn)行鍛后熱處 理正火加回火，鋸切錠尾、冒口料頭后進(jìn)行黑皮超聲波探，合格后下轉(zhuǎn)機(jī)加工序；機(jī)加工序 機(jī)加上先車臺(tái)階圓、磁粉探傷、檢驗(yàn)合格后下轉(zhuǎn)調(diào)質(zhì)熱處理工序；調(diào)質(zhì)熱處理工序臥式爐 實(shí)心調(diào)質(zhì)熱處理，超聲波探傷合格后切片、性能檢測(cè)合格后下轉(zhuǎn)精加工序；精加工序精加 時(shí)先車架位，然后鉆通中心孔、車上、下加厚端及中部驅(qū)動(dòng)部分的過渡處及銑驅(qū)動(dòng)部分及兩 端螺紋加工，螺紋無損探傷、半成品檢驗(yàn)，合格后螺紋表面磷化。工藝路線(1)和工藝路線(2)中，螺紋表面磷化后，銑印記槽、打印記、成品檢驗(yàn)、 噴漆、包裝后交貨。工藝路線(1)的中頻爐空心調(diào)質(zhì)熱處理工序參數(shù)為淬火加熱溫度84(T920°C， 水溫30 45 °C，水壓0. 2 0. 8Mpa,實(shí)際走速0. 12-0. 24m/min，功率600 740kw ；回火 加熱溫度620 700 "C，水溫30 45 °C，水壓0. 2 0. 8Mpa，實(shí)際走速0. 12-0. 24m/min,功 率23(T360kw;工藝路線(2)的臥式爐實(shí)心調(diào)質(zhì)熱處理工序參數(shù)為淬火裝爐溫度 82(T870°C，加熱溫度83(T880°C，均溫時(shí)間2 3h，保溫時(shí)間2h，空冷100 200s或水基淬 火液冷卻2(T40min，開始液溫3(T45°C，體積濃度為10士洲；回火第一次回火裝爐溫度 350^4700C，加熱溫度56(T640°C，均溫時(shí)間4h 5h，保溫時(shí)間3 h 4h，空冷；第二次回火裝 爐溫度;35(T47(TC，加熱溫度54(T620°C，均溫時(shí)間4 h 5h，保溫時(shí)間3 h 4h，空冷。工藝路線(1)和工藝路線(2 )的冶煉工序中，精煉包烘烤溫度彡900 V，精煉期保 持還原氣氛。工藝路線(1)和工藝路線(2)的鍛造工序中，按III組鋼進(jìn)行加熱，始鍛溫度為 120(T980°C之間，終鍛溫度為830°C、30°C;鍛造時(shí)采用油壓機(jī)在上平砧、下V砧上拔長，高 溫時(shí)采用的送進(jìn)量> 300mm、壓下量> 150mm，精鍛機(jī)一火次整體鍛造成形，避免返爐加熱； 精鍛機(jī)成形鍛造時(shí)拉打速度控制在5m/min以上，從而保證鍛件的進(jìn)一步壓實(shí)。工藝路線(1)和工藝路線(2)中，鉆通中心孔切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)數(shù)沈飛0 r/min, 鉆桿轉(zhuǎn)數(shù)100 257 r/min,進(jìn)給量3(T50mm/r ；車臺(tái)階外圓參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)數(shù)2(T35r/min，走 刀量 0. 3 0. 5mm/r0所述方鉆桿為四方鉆桿或六方鉆桿。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明生產(chǎn)工藝更加經(jīng)濟(jì)、科學(xué)，生產(chǎn)成本 低，生產(chǎn)的整體方鉆桿，產(chǎn)品質(zhì)量好，滿足環(huán)境使用要求；本發(fā)明的方鉆桿整體制造，產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要焊接，產(chǎn)品內(nèi)部不存在焊接應(yīng)力、質(zhì)量好，使用壽命長，廣泛適用于石油鉆井 作業(yè)領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的六方鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A—A剖視圖3是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的四方鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B— B剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖1 一 4對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但 本發(fā)明的保護(hù)并不局限于此。實(shí)施例廣5是對(duì)邊寬為133. 4mm整體方鉆桿(四方鉆桿或六方鉆桿)的生產(chǎn)工藝， 實(shí)施例6 10是對(duì)邊寬為88. 9mm整體方鉆桿(四方鉆桿或六方鉆桿)的生產(chǎn)工藝。參見圖1 至圖4，本發(fā)明按工序包括如下五個(gè)工藝
(1)、冶煉工序
將石油鉆具用鋼4145H電爐冶煉加真空精煉、然后進(jìn)行真空脫氣、澆注成鋼錠，脫模后 將鋼錠熱送至鍛造工序。其中，精煉包烘烤溫度> 900°C，精煉期保持還原氣氛，控制好氬氣 流量，從而脫氧良好，脫氣充分。出鋼溫度、澆注溫度控制在中下限，并組織好鋼錠的熱送。(2)、鍛造工序
將鋼錠加熱、拔長，鍛造成形，然后進(jìn)行鍛后熱處理正火加回火，鋸切錠尾、冒口料頭后 進(jìn)行黑皮超聲波探傷，合格后下轉(zhuǎn)機(jī)加工序。其中，加熱時(shí)按III組鋼進(jìn)行加熱。始鍛溫度為120(T98(TC之間，終鍛溫度為 8300C、30°C。鍛造時(shí)采用2200噸油壓機(jī)在上平砧、下V砧上拔長，高溫時(shí)采用的送進(jìn)量 > 300mm、壓下量> 150mm，從而保證有效鍛合鋼錠內(nèi)部缺陷。精鍛機(jī)將整體方鉆桿的毛坯 一火次整體鍛造成形，避免返爐加熱，以獲得較低的終鍛溫度，確保最終熱處理后獲得較細(xì) 的晶粒組織，保證產(chǎn)品在全長方向上各部分性能均勻一致；精鍛機(jī)成形鍛造時(shí)拉打速度控 制在5m/min以上，從而保證鍛件的進(jìn)一步壓實(shí)，鍛造毛坯全長可達(dá)13米至15米，滿足整體 方鉆桿的全長要求。本鍛造工序可將整體方鉆桿的毛坯鍛造成兩種，一種是將整體方鉆桿的毛坯直接 鍛成方形(即鍛件的上加厚端1和下加厚端2為八方，中間驅(qū)動(dòng)部分為四方或六方)，另一種 是將毛坯鍛成一頭粗一頭細(xì)的整體臺(tái)階軸。本鍛造工序的關(guān)鍵點(diǎn)在于對(duì)整體方鉆桿的毛坯 進(jìn)行整體鍛造，整體鍛造的核心在于將整體方鉆桿的毛坯一火次鍛造成形。實(shí)施例廣10整體鍛造方鉆桿尺寸合格，黑皮超聲波探傷合格。
表1 實(shí)施例1 10整體鍛造方鉆桿毛坯尺寸(表中尺寸的單位皆為毫米)
權(quán)利要求
1.一種整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于當(dāng)方鉆桿方形部分的對(duì)邊寬> 133. 4mm時(shí)，所述生產(chǎn)工藝按下述的工藝路線(1)進(jìn)行 冶煉工序?qū)⑹豌@具用鋼4145H電爐冶煉加真空精煉、然后進(jìn)行真空脫氣、澆注成鋼 錠，脫模后將鋼錠熱送至鍛造工序；鍛造工序?qū)撳V加熱、拔長，鍛造成形，然后進(jìn)行鍛后熱處理正火加回火，鋸切錠尾、 冒口料頭后進(jìn)行黑皮超聲波探傷，合格后下轉(zhuǎn)機(jī)加工序；機(jī)加工序機(jī)加上先車架位并車平端面，然后鉆通中心孔，接著進(jìn)行車臺(tái)階圓、磁粉探 傷、檢驗(yàn)合格后下轉(zhuǎn)調(diào)質(zhì)熱處理工序；調(diào)質(zhì)熱處理工序中頻爐空心調(diào)質(zhì)熱處理，超聲波探傷合格后切片、性能檢測(cè)，合格后 下轉(zhuǎn)精加工序；精加工序精加時(shí)先車上、下加厚端及中部驅(qū)動(dòng)部分的過渡處然后再銑驅(qū)動(dòng)部分及兩 端螺紋加工，螺紋無損探傷、半成品檢驗(yàn)，合格后螺紋表面磷化；當(dāng)方鉆桿方形部分的對(duì)邊寬<133. 4mm時(shí)，所述生產(chǎn)工藝按下述的工藝路線(2)進(jìn)行 冶煉工序?qū)⑹豌@具用鋼4145H電爐冶煉加真空精煉、然后進(jìn)行真空脫氣、澆注成鋼 錠，脫模后將鋼錠熱送至鍛造工序；鍛造工序?qū)撳V加熱、拔長，鍛造成形，然后進(jìn)行鍛后熱處理正火加回火，鋸切錠尾、 冒口料頭后進(jìn)行黑皮超聲波探，合格后下轉(zhuǎn)機(jī)加工序；機(jī)加工序機(jī)加上先車臺(tái)階圓、磁粉探傷、檢驗(yàn)合格后下轉(zhuǎn)調(diào)質(zhì)熱處理工序； 調(diào)質(zhì)熱處理工序臥式爐實(shí)心調(diào)質(zhì)熱處理，超聲波探傷合格后切片、性能檢測(cè)合格后下 轉(zhuǎn)精加工序；精加工序精加時(shí)先車架位，然后鉆通中心孔、車上、下加厚端及中部驅(qū)動(dòng)部分的過渡 處及銑驅(qū)動(dòng)部分及兩端螺紋加工，螺紋無損探傷、半成品檢驗(yàn)，合格后螺紋表面磷化。
2.如權(quán)利要求1所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于工藝路線(1)和工藝路線 (2)中，螺紋表面磷化后，銑印記槽、打印記、成品檢驗(yàn)、噴漆、包裝后交貨。
3.如權(quán)利要求1或2所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于 工藝路線(1)的中頻爐空心調(diào)質(zhì)熱處理工序參數(shù)為淬火加熱溫度84(T920°C，水溫3(T45°C，水壓0. 2 0. 8Mpa，實(shí)際走速0. 12-0. 24m/min ，功率 60(T740kw ；回火加熱溫度62(T700°C，水溫30 45°C，水壓0. 2 0. 8Mpa，實(shí)際走速0. 12-0. 24m/ min，功率 230 360kw ；工藝路線(2)的臥式爐實(shí)心調(diào)質(zhì)熱處理工序參數(shù)為淬火裝爐溫度82(T870°C，加熱溫度83(T880°C，均溫時(shí)間2 3h，保溫時(shí)間2h，空冷 10(T200s或水基淬火液冷卻2(T40min，開始液溫30 45°C，體積濃度為10士洲；回火第一次回火裝爐溫度35(T470°C，加熱溫度56(T640°C，均溫時(shí)間4tT5h，保溫 時(shí)間3 h 4h，空冷；第二次回火裝爐溫度35(T470°C，加熱溫度討0 6201，均溫時(shí)間4 h 5h，保溫時(shí)間3 h 4h，空冷。
4.如權(quán)利要求3所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于工藝路線(1)和工藝路線 (2)的冶煉工序中，精煉包烘烤溫度> 900°C，精煉期保持還原氣氛。
5.如權(quán)利要求3所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于工藝路線(1)和工藝 路線(2)的鍛造工序中，按III組鋼進(jìn)行加熱，始鍛溫度為120(T98(TC之間，終鍛溫度為 8300C ^9300C ；鍛造時(shí)采用油壓機(jī)在上平砧、下V砧上拔長，高溫時(shí)采用的送進(jìn)量彡300mm、 壓下量> 150mm，精鍛機(jī)一火次整體鍛造成形，避免返爐加熱；精鍛機(jī)成形鍛造時(shí)拉打速度 控制在5m/min以上，從而保證鍛件的進(jìn)一步壓實(shí)。
6.如權(quán)利要求4所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于工藝路線(1)和工藝路線 (2)中，鉆通中心孔切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)數(shù)沈 60 r/min，鉆桿轉(zhuǎn)數(shù)10(T257 r/min,進(jìn)給量 3(T50mm/r ；車臺(tái)階外圓參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)數(shù)2(T35r/min，走刀量0. 3 0. 5mm/r。
7.如權(quán)利要求4所述的整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述方鉆桿為四方鉆桿 或六方鉆桿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種整體方鉆桿的生產(chǎn)工藝，按工序包括如下五個(gè)工藝冶煉工序、鍛造工序、機(jī)加工序、調(diào)質(zhì)熱處理工序和精加工序，精加工序后即可銑印記槽、打印記、成品檢驗(yàn)、噴漆、包裝后交貨。本發(fā)明生產(chǎn)工藝更加經(jīng)濟(jì)、科學(xué)，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的整體方鉆桿產(chǎn)品質(zhì)量好，滿足環(huán)境使用要求；本發(fā)明的方鉆桿整體制造，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要焊接，產(chǎn)品內(nèi)部不存在焊接應(yīng)力、質(zhì)量好，使用壽命長，廣泛適用于石油鉆井作業(yè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102059511SQ20101053749
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者劉巖, 張雪梅, 范志霞, 趙穎, 高全德, 黃存濤 申請(qǐng)人:中原特鋼股份有限公司