книги / Трубы нефтяного сортамента

Рис. 24.2. Схема правки труб

что искривленному участку трубы придается обратная КРИI!изна такой величины, чтобы после снятия давления труба на этом уча­

стке получила некоторое остаточное искривление в направлении~

обратном первоначальному искривлению. Затем чубу вновь пра­

вят для ликвидации получившегося остаточного искривления с та­

ким расчетом, чтобы после снятия давления труба оказалась пря­ молинейной. Правка двукратным изгибом заметно снижает вред­ ный эффект холодного деформирования металла трубы. Еще зна­ чительней может быть снижен вредный эффект холодной правки путем многократного изгиба с постепенно убывающими величи­

нами деформаций.

В буровых предприятиях нефтяной промышленности буриль­ ные трубы правятся методом однократного изгиба на специальных гидравлических прессах. Процесс правки осуществляется следу­

ющим образом: правильщик визуально определяет место наиболь­

шего про,гиба и устанавливает трубу выпуклостью вверх на две

опоры, расположенные на станине пресса так, 'чтобы наибольшая

выпуклость оказалась под штоком пресса. На шток пресса уста­ навливается башмак, соответствующий по форме и размеру выпря­ мляемой трубе. Затем нижимом штока трубе придается обратная стрела прогиба. После выдержки трубы в состоянии обратного ис­

кривления нагрузка снимается и проверяется прямолинейность вы­

правленного участка. Трубу правят в одной или нескольких по­

лостях до полного устранения кривизны.

Искривленные трубы по характеру и размеру подразделяются

на три категории, каждая из которых характеризуется следующи­

ми признакаlVi'и: малая кривизна - ·едва заметная на глаз, но Л~

позволяющая без правки производить ремонт на трубонарезном

станке; средняя кривизна - явно выделяющаяся при перекатыва­

нии трубы по стеллажу; большая кривизна - когда труба сильно

искривлена в 'нескольких местах.

Правильщик должен уметь устанавливать опоры, на которых покоится труба в процессе правки, на нужном расстоянии, так как

каждому типоразмеру трубы соответствует определенное ОПТИIl1аль­

ное расстояние между ними. При малом расстоянии между опора­ ми для правки потребуется чрезмерно большое усилие. При боль­

шом расстоянии прогиб может стать полностью упругим\ остаточ­

ных деформаций не образуется и, следовательно, правки не будет.

При правке методом однократного изгиба рекомендуют прибли­

женные формулы для определения необходимого усилия правки Q! (кН) и обратной стрелы прогиба f (мм), которую нужно придать

трубе, чтобы выправить ее:

431

Соединительные детали (замки, переводники, средние муфты),

получившие износ по наружной поверхности, могут быть восста­

новлены путем наплавки слоя металла на изношенную поверхность.

Электродную ПР()lВОЛОКУ дЛЯ сварочно-наплавочных работ вы­

бирают в соотнетствии с химическим составом наплавляемых или

свариваемых деталей.

До наплавки со,единительные детали подвергаются внешнему

осмотру и инструментальному обмеру. Восстановлению могут под­

вергаться замковые детали, отнесенные по результатам замеров

ко II и III классам (см. табл. 5.2). Замковые детали, изношенные ниже разм'еров, принеденных в табл. 5.2, для 111 класса отбрако­

вываются.

Для переводников размеры допускаемого износа принимаются

по аналогии с замками типа ЗШ одноименных размеров.

При равномерном износе замковых деталей наплавляют всю

изношенную поверхность детали. При значительном односторон­

нем износе оначала наплавляют ОДИН-ДlВа слоя в местах наи/боль­ шего износа поверхности, а затем наплавляют слои по всей окруж­ ности замковой детали.

Наплавку выполняют по винтовой линии. Для получения сплош­ ного наплавленного слоя шаг наплавки выбирают таким, чтобы каждый последующий образующийся валик перекрывал предыду­ щий на 1/4-1/5 его ширины. Общая толщина наплавленного слоя металла должна быть достаточной для последующей механической обработки восстановленной поверхности. Для этого предусматрива­ ется припуск на толщину наплавляемого слоя 1,5-2,0 мм.

Для образования ровной площадки в торцовой части муфты или ниппеля при наплавке применяют медные формирующие коль­ ца_массой 3-5 кг, разъемные из двух полуколец, стянутых болта­ ми. Перед наплавкой кольцо устанавливается на трубе, вплотную поджимается к торцу муфты или ниппеля и закрепляется тремя винтами. Для образовация ровной поверхности свободного торца

муфты используется формирующее кольцо, ввинчива,емое в зам­

ковую резьбу муфты.

. Поверхности формирующих колец, соприкасающихся с наплав­

ляемым металлом, должны быть чисто обработаны, не иметь рако-

432

Рис. 24.3. Схема армирования муф­ тового конца трубы ТБПВ

вин и других дефектов для ПО,1учениякачеств.енноЙ поверхности

торца детали.

Для наплавки бурильных замков применяют сварочную про­

волоку марок Св-08А, Св-08Га или наплавочную проволоку марки

Нп-З0.

Для получения более износостойкой поверхности для наплавки последнего слоя используют проволоку марок Нп-80, Нп-65Г.

Нп-IОГЗ. Наплавку ведут постоянным током обратной полярности

под слоем флюса АН-348А. ДЛЯ удержания флюса на цилиндри­ ческой пов€рхности замковой детали применяют специальные флю­ соудерживающие устройства.

По такой же технологии восстанавливаются изношенные по­

верхности переводников и других соединительных деталей.

Для повышения износостойкости труб типа ТБПВ муфтовый соединительный конец армируется наплавкой и твердым сплавом (рис. 24.3). Ниппельный конец не наплавляется во избежание ра­

боты сухарей ключа АI(Б по наплавленному слою.

Ориентировочный рекомендуемый режим наплавки:

Упрочнение резьбовых соединений

Сцелью предупреждения образования усталостных разрушений

врезьбовых соединениях бурильных труб и снятия концентрации напряжений в резьбе, к бурильным трубам типов 1 и 11 привари­ вают замки с установкой специальных стабилизирующих колец, как показано на рис. 24.4,г. Формы колец для ниппельного и муф­ тового концов трубы показаны на рис. 24.4,б и в. На бурильной трубе протачиваются пояски для посадки подогретых стабилизиру­

ющих колец, как показано на рис. 24.4,а.

Параметры колец и поточек на трубах приведены в табл. 24.1.

Стабилизирующее кольцо, изготовленное из стали группы проч­ ности д, марок 40Х или 40ХН, нагревают до температуры 300-

3500С и насаживают на проточенный поясок на трубе. Муфту или

ниппель навинчивают в нагретом состоянии на трубу; замковую

деталь сваривают с кольцом сплошным швом под слоем флюса.

Удаление изношенных соединительных деталей

В процессе контроля труб, бывших в эксплуатаций, нередка возникает необходимость освободить доброкачественную трубу от

433

Рис. 24.4. Схема установки и приварки стабилизирующих колец

навинченных на нее соединительных деталей (муфты, ниппеля, пе­ l'еводника), пришедших в негодность.

В условиях ремонтных баз эти работы осуществляются не­

'Сколькими методами: стачиванием соединительных деталей на

трубообрабатывающих станках, разрезанием деталей газовой рез­ кой, разрезанием деталей методом фрезерования и отвинчиванием

деталей.

Стачивание деталей. Сущность метода, получившего широкое распространение на трубных базах, заключается в следующем.

'ТаБJIИца 24.1

Размеры колец и проточек на трубах (мм)

434

Рис. 24.5. Схема разрезания замко­

вой детали газовым пла:Vlене,,1

Труба с навинченной деталью пропускается через полый шпиндель

трубообрабатывающего станка и закрепляется в патроне. От сое­

динительной детали отрезается часть, выступающая за нарезкой трубы. Станок настраивается на работу по копиру в соответствии с конусностью резьбы трубы, после чего оставшаяся на трубе часть соединительной детали стачивается в стружку. Чтобы не повредить

резьбу трубы, при стачивании оставляют тонкое конусное кольцо.

прилегающее к вершинам резьбы трубы. Толщина кольца состав­

ляет 0,5-1 мм, оно легко отвинчивается.

Описанный метод достаточно прост, надежен и при некоторых навыках исполнителя гарантирует сохранность резьбы трубы. Не­

достаток метода - перевод в стружку легированного металла сое­

динительных деталей.

Разрезание замковых деталей и переводников газовым nламе-:­ не,и. Сущность метода заключается в следующем. На удаляемой детали, на участке контакта ее с трубой, делается срез по плоско­ сти 1-1-1-1, как показано на рис. 24.5. При этом над вершина­ ми резьбы трубы оставляется слой металла небольшой толщины, чтобы не повредить резьбу трубы. На остальной части детали. вдоль образующей, делают сквозной разрез 2-2. В разрез встав­ ляют клин и ударами по нему разрушают слой металла, оставший­ ся при срезе детали, по площадке 1-1-1-1. После этого деталь свободно свинчивается с трубы.

Иногда вместо среза по плоскости делают два надреза вдоль

образующих деталей с диаметрально противоположных CTOPOtI.

Глубину надрезов не доводят до вершин резьбы трубы на 0,5-

как и в описанном методе, при помощи клина.

Описанный метод в различных его разновидностях отличается

простотой и экономичностью. Недостаток - необходимость тща­

тельного ведения процесса исполнителем высокой квалификации,

обладающим достаточными навыками. В противном случае нару­ шается резьба трубы, что вызывает дополнительные затраты по ее ремонту, а в отдельных случаях приводит к забраковыванию трубы.

Разрезание тех же деталей методом фрезерования. Сущность

этого метода не отличается от метода разрезания газовым пламе­

нем. От удаляемой детали на станке или газовым пламенем отре­ заетсячасть, выступающая за резьбой трубы. Затем на фрезерном станке на оставшейся части детаJЩ делают два надреза по обра­

зующим в диаметрально противоположных направлениях. Так же.

как и при разрезании газом, надрез по глубине не доводится до

4.35

вершин нарезки трубы на 0,25-0,5 мм. Надрезы выполняются дис­ ковыми или пальцевыми фрезами. Удаляется деталь такими же

приемами, как описано в предыдущих методах.

Преимущество этого метода - возможность выполнить надре­

зы с большой точностью, оставляя минимальную толщину пленки, что облегчает дальнейшее ее разрушение. Высокая точность, га­

:рантированная при этом методе, исключает опасность поврежде­

'Ния резьбы трубы.

Отвинчивание деталей. Удаление изношенных замковых дета­

олей И переводников методом отвинчивания - наиболее рациональ­

'НО, поскольку в этом случае наименьшие трудовые затраты по

'Сравнению с ранее описанными методами. Для практического ис­

пользования метода отвинчивания предприятие должно распола­

гать муфтонаверточным станком, который может развивать крутя­

щий момент нужной величины.· Сущность метода сводится к тому,

что труба неподвижно закрепляется, а к удаляемой детали при­

кладывается крутящий момент, достаточный для ее отвинчивания.

Если замковые детали были навинчены на трубы методом горячего крепления с соблюдением режима нагрева и технологии навинчи­ вания и после этого не приварены к трубе, то отвинчивание их обычно не вызывает затруднений. Не поддаются отвинчиванию де­ тали g тех случаях, когда получилось заедание резьбового соеди­

нения.

Ремонт резьб

Чтобы отремонтировать коническую резьбу, необходимо торец

детали подрезать на величину 1, как показано на рис. 24.6. Наи­

большую величину подрезки (мм) определяют из выражения

.резьбы.

Определив 1, следует убедиться в том, что размеры ремонтиру­

емого замка или трубы позволяют производить ремонт резьбы. У бурильных труб, изготовленных по ГОСТ 631-75 (типы 1 и

2), длина резьбы не должна выходить за пределы утолщенной час­

ти - начала переходной зоны. Если это условие соблюсти нель-

а1

п

Рис. 24.6. Схема подрезки трубы и замковой детали при ремонте резьб:

а - конеЦ трубы; б - ЩlПпель; в - муфта; 1 - после ремонта. 11 - до ремонта

436

Таблица 24.2

Длины замковwх деталей

зя, то труба не может быть использована по прямому назначению.

Длина утолщенной части за резьбой у алюминиевых бурильных

труб диаметрами 114, 129, 147 и 170 мм должна быть не менее

50 мм со стороны ниппеля и не менее 1100 мм со стороны муфты.

Перенарезание резьб на трубах типов 3 и 4 непроизводится из-за

отсутствия резервной длины утолщенной части. При ремонте ве­

дущих труб типа ТВКП/ длина их должна оставаться не менее

12,5 м для труб размером 112Х 112 мм и 13,5 м для труб размера-

ми 140Х 140 и 155Х 155 мм. .

При ремонте резьб замковых деталей возникает необходимость

укорочения длин цилиндрических поверхностей. ~инимально до­ пустимые длины цилиндрических поверхностей замковых деталей после ремонта приведены в табл. 24.2.

Технология нарезания

Установка деталей и резцов на станках. Нарезание и ремонт

резьб на соединительных деталях и трубах в условиях трубных це­ хов осуществляются на резцовых трубонарезных станках. К уста­

новке на станки не допускаются загрязненные и искривленные тру­

бы. Перед ремонтом их подвергают мойке и очистке, а также прав­

ке для придания им прямолинейной формы. Трубы в процессе об­ работки на трубонарезных станках должны быть надежно закреп­ ·лены в переднем и заднем патронах,· а часть трубы, выступающая из станка, должна поддерживаться люнетом. Ведущие квадратные трубы устанавливаIQТ в люнете при помощи промежуточного коль­ ца, предварительно цадетого на трубу. Люнет регулируется по вы­ соте так, чтобы ось обрабатываемой трубы совпадала с осью шпин­

деля станка.

В четырехпозиционную резцодержательную головку станка ус­

танавливаются четыре резца. При нарезании наружных резьб: от-

437

Рис. 24.7. Схема установки резцов

резной (или подрезной), проходной, стержневой резьбовой для

черновых проходов и стержневой резьбовой для чистовых прохо­ дов. Вместо чистого резьбового резца рациональней использовать плоские гребенки. При нарезании внутренних резьб проходной ре­

зец заменяется расточным. Во избежание вибраций вылет резца из

резцодержательной головки оставляется минимальным. В случае необходимости поднять резец по высоте допускается применение не более одной прокладки, чистота обработки которой должна со­ ответствовать чистоте обработки опорной поверхности державки

резца.

Стержневые резьбовые резцы устанавливают так, чтобы вер­

шина резца находилась на оси нарезаемой детали, а ось профиля

была перпендикулярна к оси детали. Дисковые круглые резцы ус­ танавливают так, чтобы передняя поверхность располагалась гори­

зонтально на уровне центра детали, при этом центр резца смеща­

ется на величину h для образования заднего угла а. Смещение (мм) опреде.JJяется из выражения

где h - понижение передней поверхности ОТf/осительно центра рез­ ца, мм; D - наружный диаметр резца, мм; а - заданный задний

угол, градус ..

По центру нарезаемой детали резцы устанавливаются при по­

мощи штангенреЙсмуса. Перпендикулярность оси профиля резцов

к оси нарезаемой детали при нарезании наружных и внутренних

резьб достигается при помощи шаблонов. У выверенной и надежно

закрепленной детали подрезается торец, к подрезанному торцу. плотно прижимается шаблон и по нему устанавливается резец, как

показано на рис. 24.7.

Резьбонарезной инструмент. Профиль резьбообразующего инст­ румента должен обеспечивать заданный профиль нарезаемой резьбы.

Полное совпадение профилей резца и изделия возможно лишь при условии, что передний угол 'V и задний угол а будут равны ну­ лю. Если первое условие выдержать возможно, хоть и в ущерб

режущим качествам резца, то второе условие выдержать нельзя,

так как при угле а=ОО резание станет невозможным. Образование

заднего угла приводит к несовпадению углов профилей изделия и

резца. У стержневого резца правильный профиль (угол профиля в

438

Для изготовления же резца надо знать угол профиля Вр И высоту

профиля резца t p в сечении NN, перпеНДИКУЛЯРНО:11 к задней грани,

шаг резьбы, мм.

Для упрощения изготовления и заточки у чистовых резцов пе­ редний угол принимают равным нулю, тогда формулы имеют вид

Угол профш1Я Вр определяется по формуле

439

Рис. 24.10./txeMa иска­

жения к<)flУСНОСТИ дета­

ли при ,установке резца

/

не по Аентру детали

/

а

ер Р

tg 2 =27;

Правильно изготовленный, но неправильно установленный ре­

зец может привести к искажениям угла профиля и конусности

резьбы. При расположении вершины передней грани резца на оси

А (рис. 24.1 О) и правильно установ.пенноЙ конусности копира ре­

зец одновременно с продольным движением будет отжиматься ко­

пиром перпендикулярно к оси шпинделя станка от точки а до точ­

ки Ь параллельно оси А, совершая путь, равный отрезку 1. В этом

случае конусность проточенной детали будет соответствовать ко­

нусности, установленной на копире.

При установке вершины резца ниже оси шпинделя станка (по оси В) он тоже будет отжиматься параллельно оси А от точки а до точки Ь', совершая тот же путь 1. Однако в этом случае точка Ь' будет находиться внутри круга большого диаметра на расстоя­ нии k от окружности. Следовательно, при установке резца ниже центра шпинделя (по оси В) большой диаметр конуса получится

меньше заданного на величину 2k, т. е. конусность проточенной де­

тали получится меньше заданной. Такой же результат получится,

если установить вершину резца выше центра шпинделя.

Приведенные соображения справедливы также при обработке внутреннего конуса и нарезании внутренней резьбы.

Помимо искажения конусности неправильная установка резца приведет к искажению угла профиля резьбы. При расположении

резца по оси А (см. рис. 24.10) угол профиля нарезанной резьбы

будет соответствовать углу профиля резца. Если установить резец по оси В, то, для того чтобы получить заданную глубину резьбы, равную 1, резец должен врезаться на величину ,l+k, которая боль­

ше 1. Следовательно, основание угла профиля нарезанной резьбы

увеличитс~, а так как глубина резьбы останется неизменной, уве­

личится и угол профиля резьбы.

Режущий инструмент, режимы резания

В условиях трубных баз резьбы на трубах, замках, переводни­

ках и других элементах колонн нарезают стержневыми и дисковы­

ми резцами и плоскими гребенками. Стержневые резцы составные:

440