机械、石油专业(石油套管结箍加工工艺).doc

山东胜利职业学院毕业设计（论文） 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：图1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)％CSiMnPSCrMoAl＜0.38＜0.45＜1.75≤0.030≤0.025＜0.45≤0.100.01-0.04三、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)淬火温度/℃抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%冲击功/J84066551526.510686075256428.012888879663529.514190073458125.5102标准要求≥689552-758≥16.0≥27四、力学性能　 生产中对钢管的力学性能和冲击功值进行统计，具体数据见表3表3　 实际生产钢管的力学性能项目屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率/%冲击功/J性能范围609-739708-83722-2978-142平均值64976326114标准值552-758≥689≥16≥27五、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项目检验频次使用工具资格要求检验方法外观欠缺100%目测专职检验员目测内外表面，凹坑，线性缺欠，内外表面出现剥皮毛刺，几何变形化学成分100%专职检验员查验质证明力学性能100%专职检验员查验质证明外径10%外径卡尺专职检验员以外径卡尺测量壁厚10%百分尺专职检验员以百分尺对样管随机选取三点进行测量得到该管最小壁厚与最大壁厚直度100%拉线专职检验员目测不合格的拉线单重100%专职检验员查资质证书注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表5 5 1/2"石油套管接箍的检验标准项目标准外观无淬火裂纹，裂纹缺陷深度≤标准壁厚5%化学成分P≤0.03%，S≤0.03%外径D±1.0%壁厚T±10%单重G±5%直度±0.2%附表（力学性能）：钢级拉伸性能冲击功J55379≤Бb≤552 Бs≥517伸长率≥19%纵向>27JN801552≤Бb≤758 Бs≥689伸长率≥19%纵向>41JN80Q552≤Бb≤758 伸长率≥19%纵向>41JP110（热处理淬火+回火）758≤Бb≤965 Бs≥862伸长率≥17%纵向>46J2.2.3.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表6 5 1/2"石油套管接箍检验中发现不合格时处理意见不合格项目处理方法外观对缺陷深度未超过规定壁厚10%的进行修磨或退货，超过10%退货化学成分退货力学性质降级或退货外径退货壁厚壁厚小于规定壁厚10%的退货长度长度小于合同规定的退货单重退货第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23.2车端面、镗孔及车内螺纹3.2.1工件的装夹 工件的装夹是机床加工的一个重要环节，装夹位置精度直接决定着零件加工精度，零件与卡盘底面有缝隙说明装夹位置不正确，对加工精度造成一定的影响，甚至会造成尺寸错误机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧工件安装的内容包括：定位：使工件相对于机床及刀具处于正确的位置夹紧：工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化定位与夹紧的关系：是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧一、安装的方法：1、用找正法安装：(1)方法： 把工件直接放在机床工作台上或放在三爪卡盘上，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧； 先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。

2)特点： 1)这类装夹方法劳动强度大、生产效率低、要求工人技术等级高； 2)定位精度较低，由于常常需要增加划线工序，所以增加了生产成本； 3)只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于单件、小批量生产3.2.2刀具安装一、安装方法首先将刀片安装在刀杆上，再将刀杆依次安装到回转刀架上二、刀具安装过程中应注意以下问题： 1、安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤； 2、将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确； 3、安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心三、刀具对刀1、对刀的基本概念 对刀是数控加工中较为复杂的工艺准备工作之一，对刀的好与差将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度通过对刀或刀具预调，还可同时测定其各号刀的刀位偏差，有利于设定刀具补偿量1)刀位点 刀位点是指在加工程序编制中，用以表示刀具特征的点，也是对刀和加工的基准点 (2)对刀 对刀是数控加工中的主要操作结合机床操作说明掌握有关对刀方法和技巧，具有十分重要的竟义 在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀理想基准点可以设定在刀具上，如基准刀的刀尖上；也可以设定在刀具外，如光学对刀镜内的十字刻线交点上。