隔水管接头胎模锻工艺优化和模拟

康海鹏，杨永强，王金鹏，司桂珍

（宝鸡石油机械有限责任公司 热工分公司，陕西 宝鸡 721000）

钻井隔水管作为井口与平台之间的重要部件，其主要功能是隔离海水、引导钻具、循环钻井液、起下海底防喷器组、系附压井、放喷、补偿钻井船的升沉运动等，在勘探和钻采平台、浮式钻井船上得到了广泛的应用。其中，钻井隔水管接头是海洋钻机隔水管系统的关键部件之一，具有连接隔水管串，固定辅助管线，隔离管内外高压钻井液和海水等多种用途。

国外专业制造公司经过40 年的发展，在钻井隔水管的结构和性能上都取得了显著的成绩，如Cameron 公司的LoadKing 和RF 螺栓法兰接头，Vetco Gray 公司的MR-6E 和HMF 接头，Aker Kvaerner公司的CLIP 接头，Dril-Quip 公司的FRC 和QMFC接头等。在国家高新技术研究与发展计划（863 计划）海洋技术领域南海重大项目“深水钻井隔水管系统技术研究”课题的支持下，国内宝鸡石油机械公司海洋钻井隔水管国产化研究工作已经攻克了多道技术难题，取得了多项技术专利[1-3]。

1 传统胎模锻工艺存在的问题

从隔水管接头的结构形式分析，国内外钻井隔水管接头主要为法兰类结构，图1 为隔水管接头主要尺寸示意图。这种法兰式接头的特点是：法兰高度H 小于凸缘直径D，内孔直径d 较大，凸台直径D1和内孔直径d 相差小，凸台端部壁厚薄，最薄处只有十几毫米，属于薄壁法兰锻件。

图1 隔水管接头简图

传统的薄壁法兰锻件胎模锻成形工艺主要有垫环成形和垫模成形[4]。

垫环成形时，工具采用通用或专用垫环，只对法兰的凸台部分在胎模内成形，凸缘部分为自由镦粗，镦粗后，凸缘部分形成鼓肚，冲孔时容易冲偏，上端面有拉缩现象，需多次滚圆，校孔和修孔，一般采用的较少。……