特殊螺紋量具的應用背景及材料特征

1、特殊螺紋量具的應用背景及材料特征油套管管柱是由諸多的蘇油專用訐材通過螺紋連接起來.經(jīng)常承受彎曲、壓編,拉伸、高溫產(chǎn)生的臭合底力以及內外樂等耳境下的容器.資料表詠國內外油套停失效事故中64井都發(fā)主在螺紋堆接處.冊囲內則更甌比例釣為馳祟I,由此可盅Ml紋連接部位是軸個汕、豈洱皆柱最為薄弱及極站失效的部位，是質量控制的要點部拉.目前.油套管管柱普遍便用的螺紋連接方式仃3種：圓握紋連接、o梯形嫖紋連接和特殊螺紋連接岡螺紋、館梯形螺紋BFAPKftffl油學會）標喘螺紋：特殊m紅接頭亦被稱為非API螺紋18頭或優(yōu)質摞紋J8頭（premiumconhecticns）'I隨稈深井、趙深井、勢采井離溫

2、高壓氣井*以及諸如含GhH.S.鷗厲燭介處等高難度井的開采量的不斷增人*按常規(guī)A卩M英國杠油學會標準制造的接頭因密;H性能相連接強度等原丙已不能満足石油工業(yè)的耍求。因特殊螺紋橙頭油套管貝有密封性能好酣連接強度髙等優(yōu)點”特痣IBSt篌頭套管機乍吐?lián)]的用就越來越大叫陽殊幌紋星具主要包括除紋塞規(guī)與環(huán)規(guī)如囲I所示*其屮螺紋耶規(guī)用于楡驗內螺紋（俗物“接箍T螺紋環(huán)規(guī)用于檢醴外螺紋（熔稱”管子T螺紋環(huán).塞規(guī)是特殊蝶紋生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必不可少的重要量具特殊縹紋盤具的使用條件主要是指耐磨性和尺寸穩(wěn)定性在與特熬墳按頭梃律過悍屮僉嗷唸定的霑爲GN本財戲求JL仃席的梢度和穩(wěn)定性.関I轉殊堀蟻量具FigIPt;miumthr

3、vcidgauge土硝等人指岀在特殊螺紋套管的開發(fā)中，因為加持殊螺紋接頭，需要特殊螺紋礙具，而H.毎具設計圮雜、制作難度人，箱度耍求高，所以要不斷提高企業(yè)設計、制作待殊螺紋盤口的水平。張亞勒等人指出特殊螺紋開發(fā)匸要工作冇結構設計、有限元分析、公差確定、全尺寸評價試驗、量規(guī)和量具設計、加工刀具設計、下井試驗冬步驟，而屋規(guī)與星其的設計及制造是其中的玳耍環(huán)節(jié)之、衛(wèi)棟"答人從非API螺紋結構的特點，闡述了待殊螺紋生產(chǎn)廠家設計許多檢測特殊螺紋的址規(guī)、就典對螺紋質呈進行控制的必要性，并給出了一總持殊螺紋晟幾的分炎及技術要求?，F(xiàn)冇的特殊螺紋接頭因密封部位、螺紋齒形等多方潮*不相同，造成持殊螺紋檢驗

4、用雖:具的加工因難，工藝比較復雜。特殊嫖紋鳳JI的開發(fā)是待殊螺紋接頭開發(fā)的一個眠要環(huán)節(jié)，不僅彩響丿I發(fā)周期及制造環(huán)節(jié)的質雖控制，而M對特殊螺紋標朮化、系列化尊亦至關耄耍。一個成功的特殊螺紋接頭產(chǎn)肚，與Z相配套的特殊螺紋命具設計繪否合理，至關車要，足持殊螺紋接頭的重更保障，山于特殊螺紋的特殊性及$利保護需求，各家制傳生產(chǎn)企業(yè)所加工特殊螺紋星具亦不盡相同，特殊螺紋呈只對材料有嚴格的要求，其應具有耐喈性和尺寸穩(wěn)定性切本論文以特殊螺紋量H制造中所選用的冷作模HiM9Mn2V作為研究對彖，特殊螺紋最具耍求具有較高的表山I質星號兒何將度，為了達到訊長的使用壽命及嚴優(yōu)的性能的H的，一-般都唳經(jīng)過燒削加匸工藝

5、實現(xiàn)這一H標。但冷作模H鋼9Un2V經(jīng)淬換后的磨削加工性能并不理想，主要體現(xiàn)以下三方面：（1）含雖碳比較髙、材料脆性大、存在偏析等現(xiàn)象，螺紋牙而!削表面容易產(chǎn)生駕削燒傷及庚削裂紋等缺陷，農向粗糙度控制難度大，形響特殊螺紋我兵使用性能;（2）淬碩后的9Mn2V®度高（HRC60、HRC63）,J|匸硬化情況難以消除，Rift削力及聊削溫度都比校烏，使得肝削（亞）衣匸:極其容易產(chǎn)工白層變質、燒傷等現(xiàn)象,影響著特殊螺紋量具的加工效率及合格率；（3）螺紋牙面容易受成形煥削時的為削力、膺削溫皮、材料相變等樂丙產(chǎn)生殘余拉應力，使持殊螺紋品具壽命受到一定的影響。第削工藝參數(shù)也會影響磨削淋度及炳削表

6、面質最，最終影響特殊螺紋最良的加匸效率、合格率及使用壽命。因此，要控制持殊螺紋雖H的成形磨削表|們質用，必須對兀磨削機理進行系統(tǒng)深入的研究，揭示磨削工藝參數(shù)、砂輪狀態(tài)與衣血完整性之間的相M關系，為持殊螺紋量具磨削匸藝參數(shù)優(yōu)化和表面質鳳控制提供理論依據(jù)。特殊螺紋呈具的材料特征不同國家在螺紋呈規(guī)選材方面不盡相同，材料化學成分如表何所示,但選材的共同特點是人多選用了含俗鋼，I：要為提升螺紋雖規(guī)的啊燒性與硬度，但此類螺紋雖規(guī)并適合用于含有較高鉛的汕井管產(chǎn)品（如：13Cr、S-13CC,這是岡為在螺紋徒合時，材質相近會造成蝶紋拉傷，導致缺陷產(chǎn)生.因此丿L丁島鋸鋼特殊螺紋接頭檢驗的特殊量具.般不選用此類材

7、料.表1國內外主要國家螺紋帛規(guī)材料化學成分國國家材料牌號化學成分CSiMnPSCrMowV其他II本SKS30.90-1.000901.20<0.03<0.030.501.000.5()1.00關國020.85().95<0.501.04-1.8()<0.03<0.03<050<03()<0.30英國EN310.95-1.100.100.350.40-0.70<0.04<0.051.201.60中國GCrl50.951.05050.350.250.45<0025<00251.4()1.65<0.10-Ni<03

8、0Cu<025寶鋼9Mn2V0.85-0.95<0401.702.0()<0.03<0.030l0.25文獻W給出了燃紋龜規(guī)的性能要求，一般耍H冇超更度、高耐暦性.尺寸穩(wěn)定及良好的盤面粗糙度，因螺紋量規(guī)要經(jīng)過螺紋成形聲削而成，因此材料要H冇良好的薛削加工性能，耍求熱處理貝有變形小、淬透性好的特點，H.具冇淀的抗蝕性。對-吸的鳳具材料的選祥，能資閱的資料大多榕薦使用溼碳鋼、低合金丁具鋼、優(yōu)質碳素工具鋼等，如表2所示。衣2龜貝用鋼的選用卒例9Z2V鋼足利用我國豐富的錢、銳資源研制出來的不含緘媒的經(jīng)濟取低合金冷用途選用的牌號舉例鋼的類別牌號尺、J小、精度低,簡單的品規(guī)、板規(guī)等

9、碳素工具鋼精度低，耐沖擊的卡板、樣板、直尺等滲碳側15、20、15Cr塊規(guī)、螺紋屋規(guī)、樣柱、樣套等低合金工具鋼CrMn.9CrWMn.CrWMn9.9Mn2V各種要求粘度的雖具冷作模具鋼9Mn2V、Cr2Mn2要求精度和耐腐蝕的量具不銹鋼4Crl3.9Crl8作模JI鋼。熱處理丁藝性良好.變形開裂傾向小.在100C左右的熱油中淬火效果更好.但淬透性、淬硬性、冋火抗力、強度、搐裂傾向等均不如Ci斛n系的鋼種好。耐磨件也不如CrWMniM，但比T10鋼的耐蠟性炎高6-7倍。9Mn2V鋼是一種是合金工H鋼中惟一不含筍、Cr元素的經(jīng)濟空低合金工具鋼種，丄藝性能和綜合力學性能優(yōu)于碳素丄具鋼，在我國已有校

10、長應用歷史，枳累了I富的使用經(jīng)驗"9Hn2V模貝鋼與碩素丄具鋼相比，具有較島的破度和耐瞬性，淬透性很好,淬火時變形較小。（1）化學成分衣3試驗材料9Mn2V的化學成分（）化學成分CSiMnPSV檢驗結果0.88840.1971.7230.01190.00540.127參考值W0.40W0.030<0.0309Mn2V鋼的相變點為:表4試驗材料9Mn2V的相變點溫度AclAccmAriMs9Mn2V730*C765X?652r125*C（2）性能及應用9Mn2V中掘的質雖:分數(shù)髙達1.70%-200%.主耍是為了提髙鋼的淬透性。形狀復雜的模具零件用熱汕冷卻變形更小，易微變形淬火。錨使鋼的Ms點卜降，淬火后殘陽奧氏體比CrWMn鋼欽囚此淬火變形比CrWMn更小，但較多殘留奧氏體也使尺寸穩(wěn)定性不及CrWMn鋼.鋼中含V,形成細微的VC質點能有效地細化品粒，也能抑制二次碳化物網(wǎng)的析出，鍛造和機械加工都比較容易進行.由于含右V元素，往往在實際生產(chǎn)中不夠重視9Mn2VH<|的過熱敏感性，因此工件經(jīng)常出現(xiàn)過熱現(xiàn)彖。一般