一种石油钻杆接头、钻杆及惯性摩擦焊接工艺和工装制造技术

本发明专利技术涉及一种石油钻杆接头、钻杆以及惯性摩擦焊接工艺和工装，其石油钻杆接头和钻杆焊接端分为内、外两段组成，内段的直径等于钻杆成品焊径直经，外段直径大于内段直径，且外段与内段之间通过倒角过渡。采用这样的结构，不但依然能保证焊接的质量，而且焊径已加工到尺寸所以在焊接完成后车削外圆飞边时，消除了焊径表面出现凹凸不平的缺陷，使加工表面更加平整，表面质量得到提高，同时也减少了劳动强度，大大提高生产效率。本发明专利技术还公开了石油钻杆接头与钻杆之间的惯性摩擦焊接工艺和工装。其焊接工艺与连续驱动摩擦焊接方法相比，焊接时间大约是前者的一半，生产效率可大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻杆制造
，特别涉及一种石油钻杆接头、钻杆以及惯性摩擦焊接工艺和工装。
技术介绍
早期石油钻杆接头与管体之间的对焊为电弧焊、闪光对焊，这种焊接形式存在很多问题，如焊接质量差，焊接过程不稳定，效率低、劳动强度大。当今逐步发展到连续驱动摩擦焊接及惯性摩擦焊接，钻杆对焊的生产效率越来越高，焊缝的质量也越来越好。目前， 惯性摩擦焊接方法是最可靠的钻杆对焊方法，但是在摩擦焊接工艺中也存在一些问题，主要表现在①焊接完成后焊缝飞边处理上，内飞边采用车削，效率低；②加工外飞边后容易出现凹凸不平的台肩和凹坑；③焊接内外螺纹接头时要用不同的定位块，增加了更换工装的频率，效率低、劳动强度大等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于针对现有石油钻杆摩擦焊接工艺中所存在的加工外飞边后容易出现凹凸不平的台肩和凹坑的问题而提供一种石油钻杆接头，该石油钻杆接头与钻杆摩擦焊接加工外飞边后，其焊接处不会存在凹凸不平的台肩和凹坑。本专利技术所要解决的技术问题之二在于针对现有石油钻杆摩擦焊接工艺中所存在的加工外飞边后容易出现凹凸不平的台肩和凹坑的问题而提供一种石油钻杆，该石油钻杆与钻杆接头摩擦焊接加工外飞边后，其焊接处不会存在凹凸不平的台肩和凹坑。本专利技术所要解决的技术问题之三在于针对现有石油钻杆摩擦焊接工艺中所存在的问题而提供一种石油钻杆惯性摩擦焊接工艺。本专利技术所要解决的技术问题之四在于针对现有石油钻杆摩擦焊接工艺中所存在的问题而提供一种用以对钻杆接头进行轴向定位且冲切焊接内飞边的工装。作为本专利技术第一方面的钻杆接头，包括中空的接头本体，所述接头本体的一端为与钻杆摩擦焊接的焊接端，其特征在于，所述焊接端为由内、外两段组成，外段与钻杆焊接连接，所述内段的直径等于钻杆成品焊径直经，外段直径大于内段直径，且外段与内段之间通过倒角过渡。所述倒角为15°。所述外段的长度为15mm。作为本专利技术第一方面的石油钻杆，包括中空的钻杆本体，所述钻杆本体的两端为与钻杆摩擦焊接的焊接端，其特征在于，所述焊接端为由内、外两段组成，外段与钻杆接头焊接连接，所述内段的直径等于钻杆成品焊径直经，外段直径大于内段直径，且外段与内段之间通过倒角过渡。所述倒角为15°。所述外段的长度为15mm。作为本专利技术第二方面的摩擦焊接工艺，包括如下步骤(1)接头焊前预处理用车床将要进行配焊的钻杆接头焊接端的端面进行车削，以去除端面上的锈迹和污染物；(2)钻杆焊前预处理用车床对钻杆焊接端的端面进行车削，以去除端面上的锈迹和污染物；(3)在惯性摩擦焊机上装夹钻杆接头和钻杆a、通过接头夹块在拉紧缸的作用下将钻杆接头紧紧地夹持在随主轴同步旋转的接头夹紧盘上，并采用安装在惯性摩擦焊机上且随主轴转动的导向套和定位块进行轴向定位，同时将滑动设置在导向套内的冲杆端部的冲头插入到钻杆接头的内孔中；b、采用钻杆夹块将钻杆紧紧地夹持在焊接小车上并在焊接小车的带动下到达预顶锻位置；(4)钻杆接头与钻杆摩擦焊接液压马达启动主轴，通过接头夹紧盘带动钻杆接头旋转，当主轴的转速达到预定值时，将液压马达与主轴脱开；之后，焊接小车在液压的驱动下，带动钻杆向钻杆接头方向直线移动，这时钻杆不转动；通过焊机液压系统产生的顶锻压力将钻杆焊接端的端面紧紧地压在钻杆接头焊接端的端面上，使之产生大量的摩擦热，所述摩擦热热量使得钻杆接头与钻杆之间的焊接面上的金属迅速升温并塑性化，然后在顶锻压力的作用下被挤出焊接面，使钻杆接头与钻杆并形成为内、外飞边；当主轴中贮存的能量消耗完后，主轴停止转动；(5)去除内飞边在主轴停止转动^后，冲杆带着冲头在剪切缸的作用下，由导向套导引，向前快速移动冲掉焊接形成的内飞边，然后冲杆带动冲头在剪切缸的作用下回到原位；(6)拆卸工件在内飞边被冲掉后，卸掉焊机液压系统产生的顶锻压力，松开接头夹紧盘上的接头夹块和钻杆夹块，取下焊接好的工件，完成一次焊接；再按上述步骤C3)、(4)、(5)、(6)完成二次焊接，二次焊接好以后上车床车去外飞边得石油钻杆成品。在所述步骤(1)中，在钻杆接头远离焊接端的端部进行压印，注明焊接日期及生产厂家的名称。作为本专利技术第四方面的一种用以对钻杆接头进行轴向定位且冲切焊接内飞边的工装，包括安装在惯性摩擦焊机上且随主轴转动的导向套和滑动穿过所述导向套内的导向孔的冲杆，所述导向套面向钻杆接头的那一面为对钻杆接头轴向定位的第一定位面；所述钻杆的一端设置有插入所述钻杆接头内孔中的冲头，钻杆的另一端与惯性摩擦焊机上的剪切缸连接并受剪切缸的驱动进行直线运动。所述导向套远离钻杆接头的那一面通过加长套与惯性摩擦焊机的主轴连接，所述导向套与所述加长套以及加长套与所述主轴之间均采用圆键定位连接。在所述导向套的导向孔内设置有防尘圈，以防止灰尘或杂物进入所述的拉紧缸内。所述导向套面向钻杆接头的那一面安装有一定位块，定位块和导向套一起通过紧固件安装在惯性摩擦焊机的主轴上；所述定位块的中心具有一个穿孔，以便于所述冲杆穿过所述定位块而插入到钻杆接头的内孔中，在所述穿孔靠近钻杆接头的那一端设置有倒角，该倒角构成对钻杆接头轴向定位的第二定位面。本专利技术与其他焊接方法相比，具有以下优点(1)焊接速度快，焊接热影响区窄，晶粒不容易长大；普通弧焊方式则容易产生宽大的热影响区及晶粒长大现象。(2)焊接过程中基本上不会产生焊接灰斑；闪光对焊方法较容易产生焊接灰斑而严重影响焊缝质量。(3)焊接过程中由于基本上不用刹车，因此本专利技术要比连续驱动摩擦焊接方法更节约能量。(4)与连续驱动摩擦焊接方法相比，本专利技术的焊接时间大约是前者的一半，生产效率可大大提高。(5)焊机的参数监控系统使得焊接缩短量的检测更加准确，并判断其是否达到设定标准。如果未达到，系统则产生报警信号。通过这种方法可以大大提高焊缝焊合的可靠性。(6)对焊接过程的全面监视，由计算机系统实时记录下焊接过程的主轴转速-时间曲线、顶锻压力-时间曲线及焊接缩短量-时间曲线，并将这些数据保存在计算机硬盘上，随时备查询。(7)在焊接前可以在钻杆接头根部打成品印记，与加工完成品后再打印记相比有很多优点，首先接头比钻杆成品小巧轻便很多在打印记时比较容易操作，另外接头比钻杆成品更容易流转，避免生产现场的混乱，减小劳动强度。(7)焊径形式变成台肩以后，不但依然能保证焊接的质量，而且焊径已加工到尺寸所以在焊接完成后车削外圆飞边时，消除了焊径表面出现凹凸不平的缺陷，使加工表面更加平整，表面质量得到提高，同时也减少了劳动强度，大大提高生产效率。(8)通过对工装的设计能加工规格为23/8" 51/2"的钻杆，工装的系列化，使得在进行生产时，更换工装变的简单化，操作工很容易掌握，劳动强度小，工作效率高。(9)该工艺的实施使得焊接质量和稳定性大大提高，单台设备每年钻杆的产量可以达到1万吨以上。附图说明图1为本专利技术石油钻杆成品示意图。图2为本专利技术的钻杆公接头的结构示意图。图3为本专利技术的钻杆母接头的结构示意图。图4为本专利技术钻杆的结构示意图。图5为本专利技术的钻杆公接头焊接端平端面的示意图。图6为本专利技术的钻杆母接头焊接端平端面的示意图。图7为现有钻杆母接头的结构示意图。图8为本专利技术焊接端重新进行设计后的钻杆母接头的结构示意图。图9为本专利技术的钻杆焊接端平端面的示意图。图10为本专利技术钻杆母接头装本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．钻杆接头，包括中空的接头本体，所述接头本体的一端为与钻杆摩擦焊接的焊接端，其特征在于，所述焊接端为由内、外两段组成，外段与钻杆焊接连接，所述内段的直径等于钻杆成品焊径直经，外段直径大于内段直径，且外段与内段之间通过倒角过渡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜清海，马欣华，
申请(专利权)人：衡阳鸿锦石油钻具有限公司，
类型：发明
国别省市：43