способ изготовления замков секций бурильной колонны из высокопрочной ударостойкой стали

Формула изобретения

Способ изготовления из высокопрочной ударостойкой стали замков секций бурильной колонны, применяемых для соединения секций в колонну, каждый из которых имеет центральное отверстие и состоит из двух элементов в виде корпуса и втулки, включающий предварительную ковку заготовок и операцию сварки с образованием корня сварного шва, отличающийся тем, что заготовку для каждого из элементов замка вначале изготавливают из двух частей путем ковки в виде кольца с учетом припусков под термическую и механическую обработки, затем производят механическую обработку кромок будущего сварного соединения путем точения торцов соответствующих заготовок с обеспечением центрирования одного относительно другого и расположения корня сварного шва за пределами чистовых размеров корпуса и втулки, после чего осуществляют сварку этих частей для получения соответствующих заготовок корпуса и втулки, которые затем подвергают термической обработке в виде отпуска при температуре от 590 до 630°С с выдержкой в течение двух часов и в заключение производят их черновую и чистовую механическую обработку до требуемых чистовых размеров с удалением корня сварного шва.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к изготовлению деталей оснастки для создания буронабивных свай, используемых при строительстве фундаментов, а именно к изготовлению производимых из высокопрочной ударостойкой стали замков секций бурильной колонны, применяемых для соединения секций в колонну, каждый из которых имеет центральное отверстие и состоит из двух элементов - корпуса и втулки.

Известно, что для изготовления замков секций бурильной колонны необходимы заготовки, размеры которых составляют D 340/d 200 × L 540 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - внутренний диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки. При этом в крупносерийном производстве стальную деталь, имеющую центральное отверстие и такие размеры, можно изготовить из трубы соответствующего размера с последующей разрезкой, термообработкой и дальнейшей механической обработкой путем обтачивания и фрезерования (см., например, ТУ 14-3р-51-2001 «Трубы стальные бесшовные горячекатаные толстостенные для машиностроения»). Однако производство этих труб из высокопрочной, ударостойкой стали очень дорогостоящее и оно может окупиться только при заказе большой по количеству изделий партии. Изготовление же замков секций бурильной колонны чаще всего возможно отнести исключительно к единичному или мелкосерийному производству разового заказа. Известно также, что в мелкосерийном производстве деталь, имеющую центральное отверстие и изготавливаемую из высокопрочной ударостойкой стали, можно производить с использованием метода ковки (см., например, сайт предприятия: www.omz-speciaisteel.com ). При этом следует иметь в виду изготовление таких деталей ограничено размерами заготовок, которые могут быть обработаны в процессе ковки. Так, например, для изготовления замка секций бурильной колонны, состоящего из корпуса и втулки, необходима обработка методом ковки заготовок размером D 340/d 200 × L 540 мм, а заготовки таких размеров не могут быть обработаны методом ковки на известном оборудовании (см., например, проспект ЗАО «Кузнечно-механический завод ИЖОРА-МЕТАЛЛ»).

Получение подобных деталей из заготовок, не имеющих центрального отверстия, т.е. только методами механической обработки на станках совсем не экономично и очень дорого из-за большого количества отходов дорогостоящей стали, значительно увеличенной трудоемкости и наличия специального высокостойкого инструмента.

Известна также фирма «FRANKI GEOTECHNICS», Бельгия (см., например, сайт www.franki-geotechnics.be), которая создает и использует секции буровых колонн с применением замков, но производство замков осуществляют из цельных элементов - корпуса и втулки (см., например, копию чертежа № 2050).

Известно также применение операций сварки в случаях, когда по каким-либо причинам технического или экономического характера невозможно изготовить ту или иную деталь целиком (см., например, книгу Атрошенко А.П. и др. «Металлосберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства», 1990, стр.60-61, 130-131). Однако приведенные при этом примеры использования операций сварки относятся к сварно-кованному производству, в то время как предлагаемый способ касается именно кованно-сварного производства, кроме того, в данном источнике информации описывается изготовление деталей при крупносерийном производстве, когда изготовление штампов для получения заготовок, которые потом будут сваривать, экономически оправдано, и самое главное, что размеры указанных свариваемых заготовок несравненно меньшие, чем размеры замков бурильных колонн, для изготовления которых требуются ГКМ большой мощности.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении возможности использования более экономичного метода ковки с последующей сваркой при изготовлении из высокопрочной, ударостойкой стали замков секций бурильной колонны, каждый из которых имеет центральное отверстие и состоит из двух элементов - корпуса и втулки.

Указанный технический результат достигают тем, что изготовление каждого замка секций бурильной колонны из высокопрочной, ударостойкой стали, имеющего центральное отверстие и состоящего из двух элементов - корпуса и втулки, осуществляют следующим образом: заготовку для каждого из элементов замка сначала изготавливают из двух частей путем их ковки в виде кольца с учетом припусков под термическую и механическую обработки (D 340/d 200×L 270 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки), затем производят механическую обработку кромок будущего сварного соединения путем точения торцов соответствующих заготовок с обеспечением центрирования одного относительно другого и расположения корня сварного шва за пределами чистовых размеров деталей корпуса и втулки, после чего осуществляют сварку этих частей для получения соответствующих заготовок корпуса и втулки, далее полученные заготовки корпуса и втулки подвергают термической обработке: отпуску при температуре от 590 до 630°С с выдержкой в течение двух часов, и в заключение производят их черновую и чистовую механическую обработку до требуемых чистовых размеров с гарантированным удалением корня сварного шва.

Благодаря наличию приведенных отличительных признаков обеспечивается возможность изготовления описываемых деталей более экономичным способом на имеющемся оборудовании с сохранением их потребительских качеств.

На фиг.1 изображен общий вид замка секции бурильной колонны в сборе; на фиг.2 - втулка замка; на фиг.3 - корпус замка; на фиг.4 - вид А.

Замок секции буровой колонны состоит из корпуса 1, втулки 2 и имеет центральное отверстие 3. При этом в процессе производства заявляемым способом заготовку для каждого из элементов замка, т.е. для корпуса 1 и для втулки 2 сначала изготавливают из двух частей: 1а и 1б, 2а и 2б путем их ковки в виде кольца с учетом припусков под термическую и механическую обработки (D 340/d 200 × L 270 мм, где D - внешний диаметр кольца, d - диаметр центрального отверстия, L - длина заготовки). Затем производят механическую обработку кромок будущего сварного соединения путем точения торцов соответствующих заготовок в частях корпуса 1а и 1б, а также в частях втулки 2а и 2б с обеспечением центрирования одного относительно другого и расположения корня сварного шва, т.е. части сварного шва наиболее удаленного от D_нар заготовки, за пределами чистовых размеров деталей корпуса 1 и втулки 2, т.е. за пределами d _вн чистовой. Далее полученные заготовки корпуса 1 и втулки 2 подвергают термической обработке: отпуску при температуре от 590 до 630°С с выдержкой в течение двух часов. В заключение производят их черновую и чистовую механическую обработку до требуемых чистовых размеров с гарантированным удалением корня сварного шва.