Các yêu cầu chính để gia công chính xác các bộ phận hợp kim titan cấp dầu khí là gì?

Dụng cụ khoan thép có khả năng chống mỏi và ăn mòn kém, mang lại rủi ro cao trong điều kiện dịch vụ ăn mòn và chi phí chống ăn mòn cao.Hợp kim titanthích hợp cho các giếng mở rộng bán kính ngắn, vùng biển sâu, cực sâu và phát triển dầu khí độc đáo.

 

 

1. Năm yêu cầu cốt lõi đối với vật liệu dầu khí trong hố khoan

Độ bền cao và khả năng chống mỏi, chống ăn mòn đa phương tiện, ổn định cấu trúc vi mô ở nhiệt độ cao, khả năng gia công tốt và tuân thủ các tiêu chuẩn hàng hóa dạng ống API.

 

2. Lựa chọn vật liệu hợp kim titan

Gr5:Cân bằng các đặc tính toàn diện, được áp dụng trong các ống khoan giếng sâu thông thường, vỏ và các mối nối chung.

Nhóm 5 ELI:Độ dẻo dai được cải thiện, phù hợp với các bộ phận động có độ tin cậy cao.

TC11: Good heat resistance, used for medium-high-temperature deep-well tools, pressure-bearing mandrels and joints.

TC18:Hợp kim titan có độ bền cao có khả năng chống xoắn mạnh, phù hợp với các khớp bị hư hỏng nặng nhưng khó gia công.

Gr7/Gr11:Chống ăn mòn kẽ hở, dùng cho đường ống tĩnh ở biển sâu và các mối nối bịt kín.

Gr2:Độ dẻo tốt nhưng độ bền thấp, dùng cho các bộ phận chống ăn mòn không chịu tải áp suất thấp.

Nguyên tắc lựa chọn vật liệu:Áp dụng hợp kim titan chống ăn mòn cho các điều kiện ăn mòn nghiêm trọng; Gr5 ELI cho dịch vụ dễ bị mệt mỏi; TC11 cho môi trường nhiệt độ cao; hợp kim -titan có độ bền cao dành cho các ứng dụng chịu tải nặng và chống xoắn.

 

3. Sơ đồ phôi

Ống titan ép đùn liền mạch được sử dụng cho thân ống khoan. Phôi rèn được sử dụng cho các vị trí chịu tải quan trọng như phần vai có ren và phần khó chịu. Hàn ma sát được ưu tiên để tạo thành thân và khớp nối liền mạch nhằm giảm khuyết tật mối hàn và cải thiện tuổi thọ mỏi.

 

 

• Độ dẫn nhiệt kém tập trung nhiệt vào các cạnh cắt, khiến dụng cụ bị mòn nhanh. Quá trình oxy hóa và giòn dễ dàng xảy ra trên các lớp bề mặt phôi, làm giảm độ bền mỏi.
• Hoạt tính hóa học cao ở nhiệt độ cao dẫn đến sự bám dính của lưỡi và dụng cụ, dẫn đến mất ổn định kích thước, trầy xước bề mặt và biên dạng ren bị hỏng.
• Mô đun đàn hồi thấp mang lại hiệu ứng đàn hồi lớn, làm tăng độ lệch của dụng cụ trong quá trình gia công. Kích thước ren và lỗ khoan khó kiểm soát.
• Dễ bị cứng khi làm việc. Các lớp cứng tăng tốc độ tiêu thụ công cụ. Việc cắt không đúng cách có thể gây ra các vết nứt nhỏ dưới bề mặt.
• Hình dạng phức tạp của ren hình thang một phần sản xuất máy khoan chẳng hạn như BHDX phụ thuộc vào việc bịt kín vai. Các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra đối với hình dạng răng, độ thuôn, bước răng và chất lượng bề mặt. Sự tắc nghẽn luồng có thể gây ra lỗi kết nối.

 

 

1. Gia công thô phôi thép

Ủ đồng nhất được thực hiện trên các vật rèn và phôi ống để giảm bớt ứng suất dư. Phụ cấp gia công thống nhất được dành riêng cho gia công thô. Làm mát áp suất cao và cắt tốc độ thấp được áp dụng để ngăn ngừa bỏng nhiệt. Ủ giảm ứng suất thứ cấp được tiến hành sau khi gia công thô.

 

2. Hoàn thiện việc tiện các vòng tròn bên ngoài và các bề mặt bịt kín

Sử dụng các dụng cụ cắt cacbua xi măng phủ TiAlN. Áp dụng tốc độ cắt thấp với tốc độ tiến vừa phải cộng với làm mát hỗn hợp. Sử dụng tựa tâm cho các phôi gia công có kích thước dài và thành mỏng để giảm rung và kiểm soát lực kẹp. Độ nhám bề mặt của bề mặt bịt kín không được lớn hơn Ra 0,8 μm; chỉ được phép đánh bóng nhẹ.

 

3. Gia công ren chính xác

Máy - hợp kim titan sau khi xử lý lão hóa bằng dung dịch; máy hoàn thiện + hợp kim titan ở trạng thái ủ. Sử dụng các công cụ tạo hình để tiện theo lớp với khả năng làm mát áp suất cao. Tiến hành bôi trơn thấm nitơ hoặc màng rắn sau khi gia công để có hiệu suất chống ăn mòn.

 

4. Gia công đường kính nhỏ và lỗ sâu

Sử dụng khoan súng và phay xoắn ốc với hệ thống làm mát bên trong áp suất cao để thoát phoi. Doa và doa được sử dụng để điều chỉnh kích thước. Deburr nhẹ nhàng và cấm mài ở nhiệt độ cao.

 

5. Xử lý nhiệt

Ủ thông thường cho hợp kim titan cấp 5. Xử lý lão hóa giải pháp được thực hiện sau khi gia công thô ở điều kiện sử dụng cường độ cao. Đối với TC18 cường độ cao -titan: xử lý dung dịch sau đó làm nguội bằng nước → hoàn thiện tiện ren và bề mặt bịt kín → lão hóa ở nhiệt độ thấp. Cần phải che chắn chân không hoặc argon có độ tinh khiết cao để tránh quá trình oxy hóa và hấp thụ hydro.

 

6. Xử lý chống trầy xước bề mặt

Các quy trình tùy chọn: thấm nitơ ở nhiệt độ thấp, phủ DLC và bôi trơn màng khô. Kiểm soát nhiệt độ xử lý để tránh hiện tượng giòn nền.

 

7. Thử nghiệm không phá hủy

Tiêu chuẩn ống khoan thép không được áp dụng trực tiếp. Kiểm tra siêu âm (UT) đối với thân ống; thử nghiệm thẩm thấu (PT) hoặc thử nghiệm dòng điện xoáy đối với chân ren và phi lê vai; Kiểm tra siêu âm mảng pha cho các mối hàn ma sát.

 

 

1. Độ lệch chiều trong gia công hoàn thiện

Do sự giải phóng ứng suất dư. Giải pháp: thêm quy trình giảm ứng suất, giảm độ sâu cắt trong gia công thô và thực hiện xử lý đồng nhất cho phôi rèn.

 

2. Vết xước và vết trầy xước trên bề mặt răng

Có nguồn gốc từ các cạnh tích tụ ở nhiệt độ cao và khả năng bảo vệ bề mặt không đủ. Giải pháp: tối ưu hóa điều kiện làm mát, tiện theo lớp và phủ lớp phủ chống mòn.

 

3. Lớp oxit giòn bề mặt

Gây ra bởi nhiệt độ cắt quá cao và bảo vệ không đầy đủ trong quá trình xử lý nhiệt. Giải pháp: kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ tiên tiến, tránh cắt khô và áp dụng xử lý nhiệt chân không.

 

4. Chi phí dụng cụ cao và hiệu quả gia công thấp

Hợp kim titan không thể được xử lý ở tốc độ cắt cao. Giải pháp: tối ưu hóa hình học công cụ và hệ thống làm mát; áp dụng phương pháp cắt lai có hỗ trợ siêu âm hoặc đông lạnh để cân bằng chất lượng bề mặt và độ ổn định xử lý.

 

 

Ruihang, với tư cách là nhà sản xuất trực tiếp các sản phẩm titan, cung cấp nguyên liệu thô chất lượng tối ưu cho quá trình sản xuất linh kiện chính xác của bạn.

xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com