影响钻具螺纹维修质量的因素及对策

张铁军 李宁波 王德军 宋春梅

[摘要] 针对在钻具螺纹车修过程中出現的影响螺纹车修质量的因素进行具体分析,分析了常见螺纹失效的形成原因和解决方案,从而对进一步提高钻具维修质量进行有益的探索。

[关键词] 钻具螺距紧密距锥度牙形角偏差量规

钻具螺纹是连接钻柱的重要部分,钻柱在不同井段长时间承受拉伸、压缩、弯曲、内外压力等复合应力的作用,而螺纹连接部位是最薄弱的环节,据统计,失效事故80%以上发生在螺纹连接处,由此可见钻具螺纹质量对保证钻井作业顺利有着极其重要的意义。下面将从影响螺纹车修质量因素出发,就如何提高钻具螺纹加工质量进行探讨。

1、影响因素的分析

1.1 设备因素

车床精度是影响加工质量的重要因素,车床锥度杠、丝杠精度较差、部分配件损坏或各轴间隙没调整好等设备因素都会使工件在加工过程中产生各种缺陷。目前钻具维修采用的是沈阳生产的SI—245A,SI—245B,SI—262A专用管螺纹车床,这几种车床操作方便,设计精度能够满足钻具维修要求,床身上设计有锥度杠,对大锥度的钻具螺纹车修更加方便易行,但车床长时间运转,床身导轨、锥度杠、光杠等产生磨损导致螺纹锥度超差;主轴的轴向窜动,丝杠的磨损、中心架的高低调整不当都会导致螺距超差,当两个螺距不同、锥度超差的内外螺纹旋合时,并不能实现所有的齿面全面接触,只有部分螺纹承受应力,造成局部齿面应力过高,当螺纹所受应力超过屈服极限使这部分螺纹就会被破坏,导致螺纹过早失效。

1.2 刀具的因素

目前管具公司在维修钻具螺纹推广使用的是一次成型刀具,这种刀具精度高,使用方便,但在使用过程中刀刃易磨损,崩刃。在切削过程中应经常检查及时调整刀刃,并合理选择且削速度,避免由于刀刃磨损造成的齿高不足,牙型角超差,崩刃引起纹上纹。另外在刀杆安装过程中要注意先把合适的伸出量,避免由于刀秆夹得过长引起颤动,这样既会加快刀具的磨损,进而影响到整个螺纹车修质量。

1.3 量规的因素

量规是维修工人对钻具螺纹进行自检和抽检最常用的量具,量规的准确与否直接影响钻具螺纹的质量。尤其是螺纹量规在反复的装卸过程中由于不断地与工件旋合摩擦会出现局部磨损或均匀磨损。塞规变小,环规变大,误差逐渐增大,当积累误差超过极限误差时会导致车修螺纹严重超差,因此应对螺纹量规及时校验,确保螺纹工作量规处于有效使用状态的前提下,应做好职工的量规使用教育工作,定期对螺纹量规进行保养,同时要及时清除扣规内粘附的铁屑、油泥等污物,最大可能的减少量具的磨损,提高螺纹量规的使用精度,以达到提高螺纹车修质量的最终目的。

1.4 人为的因素

在影响螺纹车修质量的各因素中,人为因素是最为主要的。由于操作者技能水平不高,极有可能出现提前退刀、刀具选择不当、锥度调整不合适等都会影响车修质量。另外车修过程中除了操作者本身的技能以外操作者的责任心也是一个关键的影响因素。如果在车修过程不能严格按照操作规程操作,车修螺纹时出现中途赶刀, 致使车刀沿非正常的螺纹线行走,螺距不均,公扣退刀不完整,母扣扩锥口过小或过大,喇叭口过短或过长,或不按要求找正直接进行车修,出现螺纹椭圆,加上自检或抽检是测量不准确都有可能使不合格产品混入到成品台上。

2、解决办法或采取的措施

2.1 设备方面

对车修的螺纹及时进行各项单项参数测量,若因为丝杠的磨损造成螺距逐渐增大,则应及时进行更换维修。锥度杠的磨损造成对锥度的影响,可以对低度杠的角度进行微调,然后重新车修螺纹再进行测量,直到锥度合适。中心架的过高或过低都会引起钻具在轴向窜动,造成螺距超差。现在我们所用的中心架是可调式的,用水平仪以车床轴线和中心架托辊上钻具轴线进行找平,做好标记。并且在车修不同规格钻具时进行相应调整,可避免中心架高度不合理造成的对螺纹加工质量的影响。在平常工作时严格要求操作者及时对车床的间隙及时进行调整,防止因车床间隙使吃刀时让刀过大。在设备运转到规定的时间后及时进行大修,保证因设备因素对产品质量的影响降到最低。

2.2 人员素质方面

对于人员素质因素造成的影响,解决方法主要是通过对操作者进行培训,进行理论知识与现场实际相结合的办法,组织车工学习最新的国家标准和行业标准。解决操作者只会干活不懂理论知识,造成的加工产品质量不合格的现象。

2.3 刀具方面

精车刀在多次车修磨损后螺纹牙型会产生变化,用单牙卡板和梳齿规检验时会出现“卡不稳”的现象。因此选用精车刀时应选用质量高、耐磨、硬性好的车刀,确保在多次车修后牙型角不变,并能获得较低的表面粗糙度。切削过程中应经常检查及时调整刀刃,并合理选择切削速度,避免由于刀刃磨损造成的齿高不足,牙型角超差。

对于车刀杆装夹不合适造成的对质量的影响主要是刀杆装夹不正,用锥度规和螺纹工作规分别测试紧密距就能看出。解决此问题只能对刀杆进行微调,并多次车修后测量锥度,直至合适为止。

2.4 温差方面

在工件温度与室外相差较大时,加工紧密距尽量按公差上限加工,或等钻具螺纹温度降低后再进行测量,以保证加工精度。操作者若有经验可在加工时自行调整,提出估计缩小量,否则就只能待工件冷却后,测量不合适再进行二次加工。

2.5 量具的影响

对螺纹工作量规要及时进行校验,并在检验时常有新螺纹规对工件进行测量,与使用的工作量规偏差较大时,则对使用的量规停用,待校验修理合格后方使用。钢板尺在工作中磨损相对较快,在达不到使用要求时就应及时更换,以保证螺纹基本尺寸的合格。

3、结论

由以上分析可知,影响钻具螺纹车修质量的因素是多方面的,作为钻具螺纹车修的主要单位,要提高钻具加工质量,既要提高车工的车修技术水平,还要从设备方面、刀具、量具等多方面入手,降低生产过程中影响钻具螺纹车修质量的不利因素,从根本上提高车修水平,确保供井钻具螺纹质量。