Які ключові вимоги до прецизійної обробки деталей з титанового сплаву марки нафти та газу?

Сталеві свердлильні інструменти мають низьку стійкість до втоми та корозії, що створює високі ризики в корозійних умовах експлуатації та високих витрат на захист від корозії.Титанові сплавипідходять для свердловин з розширеним відходом малого радіусу, глибоководної, надглибокої та нетрадиційної розробки нафти і газу.

 

 

1. П'ять основних вимог до свердловинних нафтогазових матеріалів

Висока міцність, в'язкість і стійкість до втоми, стійкість до корозії в різних середовищах, стабільність мікроструктури при високій температурі, хороша оброблюваність і відповідність стандартам API для трубних виробів.

 

2. Вибір матеріалу з титанового сплаву

Gr5:Збалансовані комплексні властивості, застосовані в звичайних глибоких бурильних трубах, корпусах і загальних з'єднаннях.

Gr5 ELI:Покращена міцність, підходить для високонадійних динамічних компонентів.

TC11:Хороша термостійкість, використовується для середньо-високотемпературних інструментів для глибоких свердловин, оправок, що несуть тиск, і з'єднань.

TC18:Високоміцний титановий сплав із сильним опором на кручення, придатний для важких з’єднань, але його важко обробляти.

Gr7/Gr11:Стійкий до щілинної корозії, для глибоководних статичних трубопроводів і герметизації з'єднань.

Gr2:Хороша пластичність, але низька міцність, використовується для ненесучих антикорозійних деталей під низьким тиском.

Принципи вибору матеріалу:Використовуйте стійкі до корозії титанові сплави для суворих корозійних умов; Gr5 ELI для обслуговування, схильного до втоми; TC11 для високотемпературних середовищ; високоміцні титанові сплави для важких навантажень і стійких до кручення застосувань.

 

3. Схеми заготовок

Для корпусів бурильних труб використовуються безшовні екструдовані титанові труби. Ковані заготовки використовуються для критичних несучих положень, таких як різьбові плечові секції та висаджені секції. Зварювання тертям має пріоритет для цілісного формування корпусів труб і з’єднань, щоб зменшити дефекти зварного шва та підвищити довговічність.

 

 

• Погана теплопровідність концентрує тепло на ріжучих кромках, викликаючи швидкий знос інструменту. Окислення та крихкість легко виникають на поверхневих шарах заготовки, погіршуючи втомну міцність.
• Висока хімічна активність при підвищених температурах призводить до накопичення кромки та адгезії інструменту, що призводить до нестабільності розмірів, подряпин на поверхні та пошкодження профілів різьби.
• Низький модуль пружності забезпечує великий ефект пружності, викликаючи відхилення інструменту під час обробки. Розміри різьб і отворів важко контролювати.
• Сприйнятливий до нагартування. Загартовані шари прискорюють витрату інструменту. Неправильне різання може призвести до появи мікротріщин під поверхнею.
• Складна геометрія частково-трапецієподібної різьби для свердління, як-от BHDX, базується на ущільненні буртика. Суворі вимоги пред'являються до профілю зуба, конусності, кроку і якості поверхні. Зрив потоку може спричинити збій підключення.

 

 

1. Чорнова обробка заготовок

Гомогенізаційний відпал виконується на поковках і трубних заготовках для зняття залишкової напруги. Рівномірний припуск на механічну обробку зарезервовано для грубої обробки. Для запобігання термічним опікам застосовують охолодження під високим тиском і низьку швидкість різання. Вторинний відпал для зняття напруги проводиться після чорнової обробки.

 

2. Завершіть точіння зовнішніх кіл і ущільнювальних поверхонь

Використовуйте твердосплавні ріжучі інструменти з покриттям TiAlN. Застосовуйте низьку швидкість різання з помірною швидкістю подачі та охолодження композиту. Використовуйте центральні опори для довгомірних і тонкостінних деталей, щоб зменшити вібрацію та контролювати силу затиску. Шорсткість поверхні ущільнювальних поверхонь повинна бути не більше Ra 0,8 мкм; дозволяється лише легке полірування.

 

3. Точна різьбообробка

Машинно-титанові сплави після старіння в розчині; фініш-машина + титанові сплави в відпаленому стані. Використовуйте форми для пошарового точіння з охолодженням під високим тиском. Виконайте азотування або змащення твердою плівкою після механічної обробки для захисту від задирів.

 

4. Обробка малих і глибоких отворів

Використовуйте пістолетне свердління та спіральне фрезерування з внутрішнім охолодженням під високим тиском для видалення стружки. Розточування та розгортання використовуються для регулювання розмірів. Обережно видаліть задирок і забороніть високотемпературне шліфування.

 

5. Термічна обробка

Традиційний відпал титанових сплавів класу 5. Після грубої механічної обробки для високоміцних умов експлуатації реалізується обробка розчином. Для високоміцного титану TC18: обробка розчином з подальшим гартуванням у воді → чистове обточування різьби та ущільнювальних поверхонь → низькотемпературне старіння. Щоб уникнути окислення та поглинання водню, необхідний захист від вакууму або аргону високої чистоти.

 

6. Обробка поверхні проти заїди

Додаткові процеси: низькотемпературне азотування, DLC-покриття та змащування сухою плівкою. Контролюйте температуру обробки, щоб запобігти окрихченню матриці.

 

7. Неруйнівний контроль

Стандарти на сталеві бурильні труби не застосовуються безпосередньо. Ультразвуковий контроль (УЗ) корпусів труб; випробування на проникнення (PT) або вихрові струми для корінців різьби та плечей; Ультразвуковий контроль з фазованою решіткою зварних з'єднань тертям.

 

 

1.Дрейф розмірів при чистовій обробці

Викликано вивільненням залишкового стресу. Рішення: додайте процедури зняття напруги, зменшіть глибину різання при чорновій обробці та запровадьте обробку гомогенізації для кованих заготовок.

 

2. Потертості нитки та подряпини на поверхні зубів

Походить від високотемпературних наростів країв і недостатнього захисту поверхні. Рішення: оптимізація умов охолодження, використання шарового точіння та застосування покриттів проти заїдання.

 

3.Поверхнево-фазові крихкі оксидні шари

Викликано надмірною температурою різання та неналежним захистом під час термічної обробки. Рішення: суворо контролюйте найвищу температуру, уникайте сухого різання та використовуйте вакуумну термообробку.

 

4. Висока вартість інструменту та низька ефективність обробки

Титанові сплави не можна обробляти на високих швидкостях різання. Рішення: оптимізація геометрії інструменту та систем охолодження; використовувати ультразвукове або кріогенне гібридне різання, щоб збалансувати якість поверхні та стабільність обробки.

 

 

Ruihang, як безпосередній виробник титанової продукції, постачає сировину оптимальної якості для виробництва прецизійних компонентів.

будь ласка, зв'яжіться з нами електронною поштою:Sam.Rui@bjrh-titanium.com