Способ обработки резьбового соединения бурильных труб из титановых сплавов


 

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2624274:

Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" (RU)

Изобретение относится к области технологии обработки конструкционных материалов, в частности к поверхностному упрочнению наружной резьбы концов бурильных труб, изготовленных из титановых сплавов в составе подводно-бурового комплекса. Способ обработки включает облучение лазером резьбовой части бурильных труб, после чего осуществляют приработку резьбовых частей труб посредством их циклического свинчивания-развинчивания, при этом момент затяжки при свинчивании устанавливают в пределах 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки труб, а количество циклов задают в пределах 5-10. Использование изобретения позволяет снизить фрикционные и адгезионные свойства резьбовых соединений бурового инструмента.

 

Изобретение относится к технологии обработки конструкционных материалов, в частности к поверхностному упрочнению резьбовой части бурового инструмента, изготовленного из титанового сплава в составе погружного бурового комплекса.

Изобретение направлено на снижение фрикционных и адгезионных свойств резьбовых соединений бурового инструмента и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, где требуется понизить фрикционные и адгезионные свойства пар трения изделий, изготовленных из титана.

Для понижения фрикционных и адгезионных свойств титановых сплавов применяют термическое оксидирование (Б.Б. Чечулин, С.С. Ушков и др. Титановые сплавы в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1977 г.), обеспечивающее образование поверхностного слоя, обладающего высокой твердостью и износостойкостью.

Недостатком термического оксидирования является малая глубина упрочненного слоя. Кроме того, термическое оксидирование предполагает длительную выдержку при высокой температуре, что снижает механические свойства сплавов.

Известен способ лазерной обработки изделий из титановых сплавов (авторское свидетельство №1490978, МПК C21D 1/09, B23K 26/00, «СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ», Заявка: 4261166/02 от 11.06.1987), включающий облучение лазером детали, помещенной под слоем охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения поверхностной твердости, обработку в режиме оплавления поверхности осуществляют в пересыщенном водном растворе борной кислоты при высоте слоя жидкости над обрабатываемой поверхностью 2-13 мм.

Недостатками данного способа являются:

- применение охлаждающей жидкости - водного раствора борной кислоты и, как следствие, применение специальных емкостей для обеспечения процесса обработки;

- зависимость геометрических размеров обрабатываемых изделий от геометрических размеров емкости.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является техническое решение по авторскому свидетельству №1490978. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Задачей предлагаемого технического решения является реализация способа обработки резьбового соединения бурильных труб из титановых сплавов, а именно:

1) уменьшение момента отвинчивания;

2) стабильность работы бурильных труб;

3) проверка разработанности резьбового соединения перед эксплуатацией в автоматическом режиме.

Технический результат данного изобретения заключается в том, что после лазерного поверхностного упрочнения резьбовой части бурильных труб, изготовленных из титана, и последующей циклической приработки резьбового соединения, заключающейся в операции свинчивания-развинчивания резьбового соединения, существенно понижаются фрикционные и адгезионные свойства (схватывание) в местах соприкосновения резьбовых соединений бурильных труб, а момент развинчивания примерно равен моменту свинчивания.

Технический результат достигается тем, что лазерной обработке подвергается конец бурильной трубы с наружной резьбой с последующей циклической приработкой резьбового соединения, заключающейся в операции свинчивания-развинчивания резьбового соединения, при этом момент затяжки составляет 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, причем количество циклов составляет 5-10.

Бурильные трубы в стандартном исполнении изготавливают из конструкционных сталей и в условиях обычного применения резьбовые части смазывают специальной смазкой, и проблемы с развинчиванием как таковой не существует. При применении титановых сплавов в качестве материала для изготовления бурильных труб возникли трудности со «схватыванием» резьбовых частей. Для устранения эффекта «схватывания» соприкасающиеся резьбовые поверхности конца бурильной трубы с наружной резьбой подвергаются лазерной обработке. Для достижения технического результата достаточно подвергать лазерной обработке только один конец бурильной трубы с наружной резьбой.

После обработки бурильные трубы собираются по резьбе, и проводится операция свинчивания. Операция свинчивания контролируется датчиком крутящего момента М40-200 и составляет 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, равной 200 Нм. Затем проводится операция развинчивания.

Если момент затяжки меньше 90% от максимальной эксплуатационной нагрузки, то увеличивается количество циклов, если момент затяжки больше 110% от максимальной эксплуатационной нагрузки, то возникает возможность «схватывания» резьбового соединения.

Для приработки соприкасающихся поверхностей резьбы бурильные трубы свинчивают и развинчивают, количество циклов составляет 5-10 раз. Суть приработки в устранении микронеровностей соприкасающихся поверхностей резьбы.

Экспериментально установлено, что уменьшение и стабилизация момента отвинчивания наступает после 10-15 циклов.

Изобретение промышленно применимо в любой области машиностроения. Примером применения предлагаемого способа является использование бурильных труб с лазерным упрочнением в составе погружного бурового комплекса.

Погружной буровой комплекс, изготовленный из титана, представляет собой сложный комплекс узлов и механизмов и управляется дистанционно с лодки-носителя. На базе в лодку-носитель загружается буровой комплекс, скомплектованный бурильными трубами, с нанесенным лазерным упрочнением, хранящимися в развинченном состоянии в специальных контейнерах хранения и транспортировки. Лодка-носитель выходит из места базирования и идет до места бурения. При этом бурильные трубы находятся в морской воде. На месте бурения буровой комплекс выгружается и устанавливается на морской грунт. Из контейнера хранения и транспортировки достается бурильная труба и свинчивается с вращателем бурового комплекса, с моментом затяжки 200 Нм. Начинается процесс бурения. После того как бурильная труба заглубилась на всю свою длину процесс бурения останавливается и труба отвинчивается от вращателя. Достается следующая бурильная труба, свинчивается с первой бурильной трубой вращателем с моментом затяжки 200 Нм и процесс бурения возобновляется. Операция бурения продолжается до взятия керна. Далее бурильные трубы развинчиваются в обратном порядке и убираются в контейнер хранения и транспортировки бурильных труб. Буровой комплекс снимается с точки бурения, загружается в лодку-носитель. Лодка-носитель идет на базу. Все операции, связанные с бурением, выполнятся в автоматическом режиме.

Заявленный способ лазерного упрочнения позволяет обеспечить бурение скважин на морском дне в автоматическом режиме, без участия человека, так как эффект «схватывания» устранен и развинчивание бурильных труб не представляет проблему.

Способ лазерного поверхностного упрочнения резьбовой части бурильных труб из титановых сплавов, включающий облучение лазером резьбовой части бурильных труб, отличающийся тем, что после лазерного облучения осуществляют приработку резьбовых частей труб посредством их циклического свинчивания-развинчивания, при этом момент затяжки при свинчивании устанавливают в пределах 90-110% от максимальной эксплуатационной нагрузки труб, а количество циклов задают в пределах 5-10.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливок из чугунов, обладающих высокой абразивной стойкостью и жаростойкостью. В способе осуществляют нагрев расплава до температуры 1500°С, выдержку его при этой температуре в течение 5 мин, а затем охлаждают расплав до температуры 1350°С, при которой проводят электромагнитную обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами.

Изобретение относится к области термической обработки. Для обеспечения однородной температуры по всей поверхности стального листа способ включает в себя стадию термической обработки листа (1) при его перемещении путем погружения его по меньшей мере в одну ванну (5, 16) с расплавленными окислами, при этом ванна (5, 16) с расплавленными окислами имеет вязкость ниже 3·10-1 Па⋅с, поверхность ванны (5, 16) находится в контакте с неокислительной атмосферой, расплавленные окислы являются инертными по отношению к железу, разница между температурой ферросплавного листа (1) на входе в ванну (5, 16) и температурой ванны (5, 16) находится между 25°С и 900°С, а остатки окислов, остающиеся на поверхностях ферросплавного листа (1) на выходе из ванны (4, 16), удаляют.

Изобретение относится к устройству и способу лазерной обработки листа электротехнической стали с ориентированной структурой для снижения размера магнитного домена.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области термической обработки сталей, и может быть использовано на машиностроительных заводах в инструментальном производстве при изготовлении режущего и штампового инструмента.

Изобретение относится к импульсному электронно-пучковому полированию поверхности металлических изделий, полученных селективным спеканием порошка. На поверхность изделия с исходной шероховатостью воздействуют импульсным пучком в вакууме при давлении (2-5)⋅10-2 Па, энергии электронов 15-25 кэВ, длительности импульсов 150-200 мкс и плотности энергии в импульсе 40-60 Дж/см2.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термической обработке режущих инструментов. Для повышения надежности и долговечности протяжек с плоскими гранями её подвергают трехступенчатому нагреву, при этом на первой ступени нагревают не менее 1 часа в камерной печи с температурой менее 600°С, но превышающей 560°С, на второй ступени - в соляном расплаве с температурой свыше 850°С, но не превышающей 900°С, в течение времени, определяемого из соотношения 15-25 секунд на миллиметр ширины корпуса протяжки, на третьей ступени - в соляном расплаве с температурой ниже 1270°С, но не менее 1160°С, в течение времени, определяемого из соотношения 10-15 секунд на миллиметр ширины корпуса протяжки, проводят охлаждение на воздухе до 980-1020°С, а затем в минеральном масле в течение 45-60 с до 590-610°С, определяют величину и направление продольного прогиба протяжки, укладывают горячую протяжку выпуклой гранью на поверочную плиту и совершают перемещения протяжки по поверочной плите до снижения ее прогиба до заданной величины, затем протяжку охлаждают в подвешенном положении до температуры мартенситного превращения металла протяжки.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям на металлических поверхностях и может быть использовано при формировании лакокрасочного покрытия на изделиях из древесины и древесных материалах.

Изобретение относится к области термической обработки. Для увеличения долговечности рельса согласно настоящему изобретению устройство термической обработки для снятия напряжений рельса, который сварен, содержит катушку индукционного нагрева, которую размещают на боковой поверхности шейки рельса на расстоянии от центра сварного шва рельса от 20 до 300 мм в продольном направлении рельса.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термической обработке литых изделий, предназначенных для работы при низких температурах до -60°С в районах Сибири и Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения равномерного нагрева листа из холоднокатаной электротехнической стали, улучшения качества формы листа стали и его магнитных свойств в линии непрерывного отжига листов стали, содержащей зону нагрева, зону выдержки и зону охлаждения, последовательно в передней половине зоны нагрева расположены два или более устройств индукционного нагрева, а в температурной зоне, где температура листа стали между двумя или более устройствами индукционного нагрева составляет от 250°C до 600°C, выполнена область остановки нагрева длиной 1-30 м или область медленного нагрева со скоростью от более 0°C/с до 10°C/с.

Изобретение относится к способу изготовлению детали из хромосодержащего жаропрочного сплава на основе никеля и может найти применение при изготовлении деталей газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к области лазерного приборостроения и касается способа определения пространственного положения пучка инфракрасного излучения. Способ включает в себя формирование инфракрасного пучка с помощью первой оптической системы, содержащей инфракрасный лазер, прозрачный в инфракрасной области световод, выпуклое и вогнутое сферические зеркала.

Изобретение относится к инструментальной промышленности, а именно к способам обработки режущих пластин из оксидно-карбидной керамики TiC+MgO+Al2O3. В способе лазерной обработки режущей пластины из оксидно-карбидной керамики TiC+MgO+Al2O3, при котором поверхность режущей пластины подвергают импульсному лазерному воздействию, каждая пачка импульсов формирует пятно лазерного луча с определенной мощностью пучка на образце с коэффициентом перекрытия пятна лазерного луча в диапазоне от 0,1 до 0,9.

Изобретение относится к способу обработки материала энергетическим лучом и способу образования изделия направленной кристаллизацией. Осуществляют выращивание подложки (24) по мере кристаллизации ванны (28) расплава под слоем (30) расплавленного шлака.

Изобретение относится к устройству и способу лазерной обработки листа электротехнической стали с ориентированной структурой для снижения размера магнитного домена.

Изобретение относится к способу аддитивной обработки деталей из сплавов системы Al-Si и может быть использовано в машиностроительных отраслях для изготовления и восстановления малоразмерных изделий и их конструктивных элементов, преимущественно, поперечного размера в субмиллиметровом диапазоне (менее 1 мм).

Изобретение относится к способу лазерной наплавки поверхностей металлических изделий и может быть использован для восстановления изношенных поверхностей изделий.

Изобретение относится к конструкции электробритвы, использующей для бритья лазерный луч. Бритва содержит ручку (12) и бреющую головку (13), выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга вокруг оси поворота (16) и/или вдоль оси линейного движения (17).

Изобретение относится к способу лазерной наплавки на изделие (варианты) и устройству для его осуществления (варианты). Наплавку выполняют с использованием инертного газа и порошкового присадочного материала.

Изобретение относится к лазерной технологии и может быть использовано для обработки поверхности драгоценных металлов. Осуществляют напыление на поверхность изделия пленки из окисляющегося металла.
Изобретение относится к способу лазерного плакирования поверхности гидравлической стойки. Порошок сплава на поверхности гидравлической стойки расплавляют с использованием лазерного луча, испускаемого полупроводниковым лазером, таким образом, что образуется плакированный лазером слой. Полупроводниковый лазер представляет собой лазер, функционирующий с полупроводниковым материалом в качестве активной среды и излучающий посредством перехода полупроводникового материала между энергетическими зонами. Технический результат заключается в увеличении эффективности поглощения энергии лазерного луча, что приводит к снижению энергопотребления в процессе обработки. 6 з.п. ф-лы.
Наверх