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【科普】钻探机械行业-钻杆生产流程详解

一、流程步骤
钻杆的加工包括三大部分,管体加工,接头加工,摩擦焊接加工。具体工艺详见以下流程图:

总体而言有三方面因素决定了钻杆品质的优劣:原材料的配方、关键生产工艺技术的差别、质检环节的控制。

“原材料的配方”已经无需多言,我们重点聊一聊“生产工艺技术”和“质检控制”。

二、.管体加厚工艺

为了保证钻杆的整体强度,需要在焊接前,增加该处的壁厚,有三种方式内加厚、外加厚和内外加厚。

三、接头加工包括热处理和螺纹加工(钻杆关键工艺)

(一)热处理工艺:
包括淬火、回火工艺。先将接头加热到900度(不同厂家温度有所不同),保持一段时间,然后快速冷却(钢材组织结构由“奥氏体”转变为“马氏体”太学术啦,喜欢刨根问底的找小编)。之后再次加热到600度左右并冷却(钢材组织结构由“马氏体”转变为“回火索氏体)。

热处理的目的就是为了提高管材的硬度、强度、耐磨性及韧性等。为了保证钢材不发生氧化、脱碳和渗碳,渤海能克还采用了特殊的控制工艺,在炉内通入还原性气体(氢气、一氧化碳气体等)以进一步保证品质。


(二)螺纹加工工艺

热处理后需要检验接头的各项机械性,符合要求的接头才能进行螺纹加工。加工出的螺纹起到连接作用,台肩面旋紧可以起到密封作用。

为了保证钻杆之间实现精确对接,需要对加工好的接头逐一检查(螺纹的紧密距、螺距、锥度、牙高)。在实际使用过程中螺纹容易出现粘扣(卡死、拧不开)现象,所以最后要对螺纹进行镀铜、磷化、上卸扣等处理。
管体的外径尺寸不同,对应接头的螺纹扣型也会不同。目前2”到5”的钻杆接头普遍采用数字型螺纹,5-1/2到6-5/8钻杆接头采用贯眼型螺纹。其它形式的螺纹基本都OUT了。

补充 | 知识:焊接耐磨带工艺
由于钻杆接头比管体粗,所以在钻井过程中接头更容易磨损,为了延长使用寿命,常常会在接头处焊接耐磨带。PS耐磨带可以反复修补~

四、 最最关键的工艺——摩擦焊接

管体和接头吻合后,将接头高速转动并施加压力,剧烈摩擦产生高热量,实现接头和管体的紧密融合,当然收尾还需把焊接毛刺(多出来的熔融金属)去除。

利用电磁感应对焊缝进行中频加热,线圈处是电磁感应最集中的地方,加热到960度只需要30多秒。钢材导热速度没这么快所以接头处形成了灼烧火红色区域。这个过程可以提高接头处钢材的机械性能。

五、质检环节的控制

质检工作其实是伴随着钻杆生产的各个环节的。例如:在完成管端加厚工艺时,需要对加厚的管端进行厚度,加厚过渡带的质检;接头完成热处理后,要质检;车完螺纹也要质检……不合格的就会成为废品,这也是高质量钻杆厂商成本高的原因之一。


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