特殊螺纹量具的应用背景及材料特征

1、特殊螺纹量具的应用背景及材料特征油套管管柱是由诸多的蘇油专用讦材通过螺纹连接起来.经常承受弯曲、压编,拉伸、高温产生的臭合底力以及内外乐等耳境下的容器.資料表咏国内外油套停失效事故中64井都发主在螺纹堆接处.冊囲内则更甌比例釣为馳祟I,由此可盅Ml纹连接部位是軸个汕、豈洱皆柱最为薄弱及极站失效的部位，是质量控制的要点部拉.目前.油套管管柱普遍便用的螺纹连接方式仃3种：圆握纹连接、o梯形嫖纹连接和特殊螺纹连接岡螺纹、馆梯形螺纹BFAPKftffl油学会）标喘螺纹：特殊m红接头亦被称为非API螺纹18头或优质摞纹J8头（premiumconhecticns）'I随稈深井、趙深井、勢采井离温

2、高压气井*以及诸如含GhH.S.鸥厲烛介處等高难度井的开采量的不断增人*按常规A卩M英国杠油学会标准制造的接头因密;H性能相连接强度等原丙已不能満足石油工业的耍求。因特殊螺纹橙头油套管貝有密封性能好酣连接强度髙等优点”特痣IBSt篌头套管机乍吐挥的用就越來越大叫阳殊幌纹星具主要包括除纹塞规与环规如囲I所示*其屮螺纹耶规用于楡验内螺纹（俗物“接箍T螺纹环规用于检醴外螺纹（熔称”管子T螺纹环.塞规是特殊蝶纹生产环节中必不可少的重要量具特殊缥纹盘具的使用条件主要是指耐磨性和尺寸稳定性在与特熬坟按头梃律过悍屮佥嗷唸定的霑爲GN本财戏求JL仃席的梢度和稳定性.関I转殊堀蚁量具FigIPt;miumthr

3、vcidgauge土硝等人指岀在特殊螺纹套管的开发中，因为加持殊螺纹接头，需要特殊螺纹礙具，而H.毎具设计圮杂、制作难度人，箱度耍求高，所以要不断提高企业设计、制作待殊螺纹盘口的水平。张亚勒等人指出特殊螺纹开发匸要工作冇结构设计、有限元分析、公差确定、全尺寸评价试验、量规和量具设计、加工刀具设计、下井试验冬步骤，而屋规与星其的设计及制造是其中的玳耍环节之、卫栋"答人从非API螺纹结构的特点，阐述了待殊螺纹生产厂家设计许多检測特殊螺纹的址规、就典对螺纹质呈进行控制的必要性，并给出了一总持殊螺纹晟几的分炎及技术要求。现冇的特殊螺纹接头因密封部位、螺纹齿形等多方潮*不相同，造成持殊螺纹检验

4、用虽:具的加工因难，工艺比较复杂。特殊嫖纹凤JI的开发是待殊螺纹接头开发的一个眠要环节，不仅彩响丿I发周期及制造环节的质虽控制，而M对特殊螺纹标朮化、系列化尊亦至关耄耍。一个成功的特殊螺纹接头产肚，与Z相配套的特殊螺纹命具设计绘否合理，至关車要，足持殊螺纹接头的重更保障，山于特殊螺纹的特殊性及$利保护需求，各家制传生产企业所加工特殊螺纹星具亦不尽相同，特殊螺纹呈只对材料有严格的要求，其应具有耐喈性和尺寸稳定性切本论文以特殊螺纹量H制造中所选用的冷作模HiM9Mn2V作为研究对彖，特殊螺纹最具耍求具有较高的表山I质星号儿何将度，为了达到讯长的使用寿命及嚴优的性能的H的，一-般都唳经过烧削加匸工艺

5、实现这一H标。但冷作模H钢9Un2V经淬换后的磨削加工性能并不理想，主要体现以下三方面：（1）含虽碳比较髙、材料脆性大、存在偏析等现象，螺纹牙而!削表面容易产生駕削烧伤及庚削裂纹等缺陷，农向粗糙度控制难度大，形响特殊螺纹我兵使用性能;（2）淬硕后的9Mn2V®度高（HRC60、HRC63）,J|匸硬化情况难以消除，Rift削力及聊削温度都比校烏，使得肝削（亚）衣匸:极其容易产工白层变质、烧伤等现象,影响着特殊螺纹量具的加工效率及合格率；（3）螺纹牙面容易受成形煥削时的為削力、膺削温皮、材料相变等乐丙产生残余拉应力，使持殊螺纹品具寿命受到一定的影响。第削工艺参数也会影响磨削淋度及炳削表

6、面质最，最终影响特殊螺纹最良的加匸效率、合格率及使用寿命。因此，要控制持殊螺纹虽H的成形磨削表|们质用，必须对兀磨削机理进行系统深入的研究，揭示磨削工艺参数、砂轮状态与衣血完整性之间的相M关系，为持殊螺纹量具磨削匸艺参数优化和表面质凤控制提供理论依据。特殊螺纹呈具的材料特征不同国家在螺纹呈规选材方面不尽相同，材料化学成分如表何所示,但选材的共同特点是人多选用了含俗钢，I：要为提升螺纹虽规的啊烧性与硬度，但此类螺纹虽规并适合用于含有较高铅的汕井管产品（如：13Cr、S-13CC,这是冈为在螺纹徒合时，材质相近会造成蝶纹拉伤，导致缺陷产生.因此丿L丁岛锯钢特殊螺纹接头检验的特殊量具.般不选用此类材

7、料.表1国内外主要国家螺纹帛规材料化学成分国国家材料牌号化学成分CSiMnPSCrMowV其他II本SKS30.90-1.000901.20<0.03<0.030.501.000.5()1.00关国020.85().95<0.501.04-1.8()<0.03<0.03<050<03()<0.30英国EN310.95-1.100.100.350.40-0.70<0.04<0.051.201.60中国GCrl50.951.05050.350.250.45<0025<00251.4()1.65<0.10-Ni<03

8、0Cu<025宝钢9Mn2V0.85-0.95<0401.702.0()<0.03<0.030l0.25文献W给出了燃纹龜规的性能要求，一般耍H冇超更度、高耐暦性.尺寸稳定及良好的盘面粗糙度，因螺纹量規要经过螺纹成形声削而成，因此材料要H冇良好的薛削加工性能，耍求热处理貝有变形小、淬透性好的特点，H.具冇淀的抗蚀性。对-吸的凤具材料的选祥，能資阅的资料大多榕荐使用溼碳钢、低合金丁具钢、优质碳素工具钢等，如表2所示。衣2龟貝用钢的选用卒例9Z2V钢足利用我国丰富的钱、锐资源研制出來的不含緘媒的经济取低合金冷用途选用的牌号举例钢的类别牌号尺、J小、精度低,简单的品规、板规等

9、碳素工具钢精度低，耐冲击的卡板、样板、直尺等渗碳側15、20、15Cr块规、螺纹屋规、样柱、样套等低合金工具钢CrMn.9CrWMn.CrWMn9.9Mn2V各种要求粘度的虽具冷作模具钢9Mn2V、Cr2Mn2要求精度和耐腐蚀的量具不锈钢4Crl3.9Crl8作模JI钢。热处理丁艺性良好.变形开裂倾向小.在100C左右的热油中淬火效果更好.但淬透性、淬硬性、冋火抗力、强度、搐裂倾向等均不如Ci斛n系的钢种好。耐磨件也不如CrWMniM，但比T10钢的耐蜡性炎高6-7倍。9Mn2V钢是一种是合金工H钢中惟一不含筍、Cr元素的经济空低合金工具钢种，丄艺性能和综合力学性能优于碳素丄具钢，在我国已有校

10、长应用历史，枳累了I富的使用经验"9Hn2V模貝钢与硕素丄具钢相比，具有较岛的破度和耐瞬性，淬透性很好,淬火时变形较小。（1）化学成分衣3试验材料9Mn2V的化学成分（）化学成分CSiMnPSV检验结果0.88840.1971.7230.01190.00540.127参考值W0.40W0.030<0.0309Mn2V钢的相变点为:表4试验材料9Mn2V的相变点温度AclAccmAriMs9Mn2V730*C765X?652r125*C（2）性能及应用9Mn2V中掘的质虽:分数髙达1.70%-200%.主耍是为了提髙钢的淬透性。形状复杂的模具零件用热汕冷却变形更小，易微变形淬火。锚使钢的Ms点卜降，淬火后残阳奧氏体比CrWMn钢欽囚此淬火变形比CrWMn更小，但较多残留奥氏体也使尺寸稳定性不及CrWMn钢.钢中含V,形成细微的VC质点能有效地细化品粒，也能抑制二次碳化物网的析出，锻造和机械加工都比较容易进行.由于含右V元素，往往在实际生产中不够重视9Mn2VH<|的过热敏感性，因此工件经常出现过热现彖。一般