油套管生產工藝及設備簡介

1、一、國內油套管生產線簡介近年來，我國石油套管加工技術不斷提高。油套管的出口量也不斷加大，國內許多生產企業(yè)都加大了油套管生產的能力。通過對我國油套管加工企業(yè)的調查研究，了解到我國油套管加工業(yè)處于兩極分化比較嚴重的狀況， 小型企業(yè)大多設備簡陋，生產線自動化程度低， 人員工作量大， 產品質量差別很大且廢品率很高。大型企業(yè)的生產線主要為進口設備。例如車絲機，水壓機，擰扣機和打包機等，整條生產線的投資和自動化程度很高。例如：2007 年勝利油田井下作業(yè)公司工程安裝大隊引進的首條號稱國內一流的全自動化油套管加工生產線， 主要設備基本為進口， 整條生產線的自動化程度較高，實現(xiàn)了原材料的通徑、螺紋參數(shù)、靜水壓

2、、模印、噴印等多道工序全自動控制及流水線作業(yè)。2007 年底，吐哈油田機械廠建成的套管生產線中，管體車絲機選用了2 臺日本大隈株式會社制造的LOC650 一 R 高精度臥式加工中心。接箍加工生產線車絲機選用 1 臺德國埃馬克公司制造的VSC400DUO 高精度立式加工中心。具有高科技含量、高精度、全自動、高效率的國際一流水平。勝利油田高原公司擁有油套管生產線4 條，年產PLS-2、P110、N80 、J55等鋼級的油套管l5 萬 t,螺紋加工采用數(shù)控車床 ,進口成型刀具一次加工完成。并購置了日本森精機公司的兩臺高精度數(shù)控車床，能加工7 寸以上的套管。中海油能源發(fā)展管道鉆采管材分公司于2011

3、年建成一條 2 3/8 寸到 7 寸的油套管生產線，年產1 萬噸，能加工具有自我知識產權的氣密扣、快速扣及API常規(guī)螺紋。車床主要選用了沈陽第一機床廠生產的SUC8128A 高精密車床，該車床采用仿比利時車床設計， 具有三軸聯(lián)動、 卡盤自動扶正等功能， 整條生產線自動化程度較高， 并選用了國內技術領先的 UV 噴漆機設備， 光管噴漆后 1 秒快干，即提高了產品效率和外觀質量，還兼顧了節(jié)能環(huán)保效果。二、油套管生產工藝介紹油套管生管坯切斷鋼管上料產工藝流程圖接箍加工除銹切接箍檢測加工 A 端螺紋頭返測長稱重噴標接箍磷化螺紋探傷回加噴漆廢品管箍擰接加工 B 端螺紋水壓試驗通徑清洗圖一1 油套管加工生

4、產工藝1.1 油套管生產工藝油套管工藝流程圖參見圖1。1) 管坯外觀外觀檢查套管管坯的原料來源有兩種，一種是無縫管坯，一種是 ERW 管坯。以上管坯均應做如下檢驗：整個管體是否平滑、 干凈，有無明顯的碰傷、 皺折、凹坑等缺陷；如果是 ERW 管，應檢查焊縫內外毛刺是否按規(guī)定刮除干凈，焊道是否平滑。管口是否存在碰傷、迭層內外毛刺以及平頭倒棱是否平滑和倒角是否符合規(guī)定；如果是 ERW 管，應檢查管口是否存在焊縫裂口。測量鋼管的內外徑尺寸、壁厚及不均度、切斜度、橢圓度、直線度，判斷精度是否符合規(guī)定。管體內外表面是否存在明顯的污物。如果鋼管存在上述問題， 將轉移到其它工序進行進一步的修復處理。 如果缺

5、陷無法修復，該鋼管將被判定為廢品，另行處理。2) 除銹管體在進入生產線之前， 應將表面銹蝕用除銹機打除， 以防止車絲加工后管體無法進行噴漆工序。 除銹結果應是管體全部本體無銹蝕覆蓋， 不得留有銹斑或污物。如無法除銹，管體不得進入下一工序， 應轉移到其它工序進行進一步的打磨處理。如果銹蝕已滲透到本體深處無法修復， 該鋼管將被判定為廢品， 另行處理。3) 管坯全管體探傷主要檢查管坯母材的裂紋、非金屬雜物，該過程必須嚴格執(zhí)行API 5CT 標準。該序由渦流探傷儀自動檢測， 在設備報警后應及時作好標記， 并判定有缺陷的鋼管為廢品，另行處理。4) 管體車絲裝卡找正： .管料找正一般以外徑為基準，找正時一

6、定要仔細，盡量減小誤差，如果管子存在橢圓，通常找正管體各對角在線的兩點誤差小于 0.3mm。要求最少找正四組對角線。 .按照操作規(guī)程的規(guī)定裝卡好管子料。 在裝卡時要注意卡點要盡量遠離需要加工的螺紋位置，避免受力變形。對外徑有明顯橢圓的管料， 裝卡時要特別注意，應該采取一定的補救措施（如墊銅皮） ，避免松開后尺寸反彈。另外要控制加緊力的大小，避免出現(xiàn)夾緊變形造成廢品。加工螺紋： .加工管子必須在專用的管螺紋車床上進行，注意隨時關注機床的運轉情況，當車床的精度有問題時一定要將機床調整好后再開始加工。 .機床操作人員在接到圖紙和任務書之后， 要仔細檢查管體內外直徑、 壁厚、長度以及磅級和鋼級標記，應

7、符合 API 標準和圖紙要求； .仔細閱讀圖紙和技術要求，準備合適的刀具和工具。 .按照隨圖紙所帶的工藝卡的要求，加工端面、錐度和螺紋。 .加工螺紋時根據(jù)要求選擇合適的刀具和切削參數(shù)，保證螺紋的精度和表面粗糙度。探索合適的刀具使用壽命，不要片面地為了節(jié)省刀具而影響螺紋質量。 .加工過程中要掌握好進刀次數(shù)和進刀量， 一切都要以保證螺紋的尺寸和質量為前提。5) 管箍擰緊 .在管子與接箍對接前，內外螺紋的整個表面都要涂上干凈的螺紋脂，用于涂抹螺紋脂的刷子或用具也要干凈，不能有異物，同時，螺紋脂不能稀釋。 .對完工并檢驗合格后的套管與接箍進行裝配時， 要注意對正，先慢慢轉動，以保證螺紋正常嚙合。 .上

8、緊至規(guī)定扭矩，填寫記錄表。 .在套管端部帶上干凈的螺紋保護器，以免管子在管架上滾動時螺紋受損傷。6) 管端通徑 .所有通徑實驗應采用要求圓形通徑棒進行。 .通徑棒前端倒角應光滑，以保證通徑棒能容易通過管子。 .無論采用人工或機械通徑方法， 通徑棒都應能自由通過管子， 在有爭議時，應采用人工通徑方法； .通徑檢驗時，管內應沒有任何異物， 并應適當支撐， 以防止管子下垂彎曲。7) 靜水壓實驗 .用高壓水槍對管內壁進行清洗； .必須對螺紋表面涂潤滑油，使其在靜水壓實驗（裝卸堵頭）時，損傷最??；.正確裝夾工件，查看設備是否各部位運轉正常； .檢查防護裝置是否安全、可靠；.注水、打壓，打壓時間為 7 秒

9、；.按工件編號認真填寫螺紋套管靜水壓試驗報告 。8) 吹干在作完管端通徑后， 迅速用壓縮空氣將管內和螺紋處殘留水吹干， 螺紋處殘留水跡亦可手工擦試。9) 測長、稱重鋼管在經鏈式輸送機、 步進梁送到測長、 稱重設備工作位置， 依次進行測長、稱重。 .當管子配有接箍時，管子的長度應測量到接箍的外側端面，如果不帶接箍測量，應予適當修正，使其包括接箍的長度； .管子可以平端、加厚、不加厚、帶螺紋或帶螺紋和接箍等形式稱重；.應在管子靠近螺紋處標記螺紋加工廠名稱或商標、規(guī)范標記及螺紋尺寸和類型。.應在管體上標記靜水壓實驗壓力。10 ) 噴漆、噴碼合格產品進行管體噴漆， 廢品通過分料器轉入廢品傳送輥道， 油

10、漆種類選擇水溶性透明漆。通過數(shù)據(jù)連接，噴碼機在線噴碼，把測長、稱重的數(shù)據(jù)連同鋼管尺寸、鋼級、標準號、廠標等噴印在鋼管表面上。噴印字符最多不超過150 個數(shù)據(jù)字符。11) 涂螺紋脂，上螺紋保護器 .內外螺紋表面涂螺紋脂； .應擰上螺紋保護器，外螺紋保護器應覆蓋螺紋全長，內螺紋保護器應覆蓋與內螺紋長度相等的管子螺紋。12) 涂色環(huán) .管子和接箍應有外涂層，以防止運輸過程中生銹。.涂色環(huán)。13) 成品檢驗管體外觀檢查：a、對每根管整個表面上的缺陷應進行肉眼檢查；b、車間檢驗員對組裝好的的套管進行檢驗，接箍端面最大位置不應超過三角形標記的頂點。c、套管兩端的螺紋均應涂螺紋脂，并帶上螺紋保護器。、套管和

11、接箍的標記應齊全并符合標準和圖紙的規(guī)定。14) 貯存 .貯存場地要求：a、保管員應對入庫的套管建立詳細的賬目，做到賬物相符；b、場地應是混凝土地面，應平整清潔、無積水、無雜草；c、貯存場地附近，應無酸、堿、鹽等腐蝕性物體；d、貯存管架頂面離地50cm，管架應有三條以上架墩，架墩應在同一水平面上，墩角堅實；e、成品套管搬運時要平穩(wěn)操作，避免碰撞。.碼垛要求a、套管應按不同腐蝕情況分類碼垛，并帶好護絲；b、碼垛的每層套管間至少應有三處均勻的隔離墊木或墊杠，墊木、墊杠與套管成直角，并位于架墩的正上方：（ a）墊木規(guī)格： 60mm× 100mm（ b）墊杠規(guī)格： 60mm×100m

12、mc、每層套管都應向外螺紋方向錯開一個接箍的長度；d、碼垛層數(shù)不得超過5 層；e、每層套管的兩邊必須卡緊擋牢。三、生產線設計選型1、傳統(tǒng)的生產線設計光管一全長通徑一鋼管打標一除銹一車絲1 一 車絲 2 一絲扣檢查一擰接箍一水壓試驗一人工通徑一 測長稱重一上內外保護套一噴漆一晾床一噴色環(huán)一 噴印標記一晾床一打包一成品該工藝流程的特點在于 :鋼管通過外表除銹后，緊接著的 2 個工位是進行兩端的螺紋加工，所以油管要求帶螺紋加壓,這樣就對水壓機有了特殊的要求。另外，生產的油管管長差距小，可以將兩端螺紋檢查及兩端上保護套分別放在1個工位上進行。晾床布置為 2 部分，可以保證油管充分晾干。另外，車絲機是成

13、對布置在生產線前面。2、現(xiàn)有生產線設計A 方案光管一管端探傷 1 一管端探傷 2 一 車絲 1 一絲扣檢查一對齊一預擰接箍一擰接箍一 水壓試驗一全長通徑一車絲 2 一絲扣檢查一上外保護套一對齊一上內保護套一對齊一測長一稱重一打 鋼標一噴印標記一噴色環(huán)一噴透明漆一晾床一打包 一 成品該工藝流程主要針對管徑相對較大的套管生產。流程中增加了光管管端探傷工位，在質量保障體系中這是非常必要的。且測長、稱重、打標等噴印標記在一個專用設備上完成。B 方案光管一全長通徑一鋼管打標一除銹一車絲1 一絲扣檢查一 A 端探傷擰接箍一水壓試驗一人工通徑一車絲2 一絲扣檢查一B 端探傷 一上內外保護套一噴 UV 透明漆

14、一噴色環(huán)一測長稱重一噴印標記一打包一 成品。管道工程鉆采分公司就采用了 B 方案。該流程主要特點一將光管探傷改為了絲扣探傷，探傷效果更徹底；特點二是測長、稱重、打標等噴印標記在一個專用設備上完成，節(jié)省了人力及空間；特點三是去掉了晾床，因為采用了 UV 噴漆技術（即紫外光固化技術） ，鋼管在 1 秒內干燥，提高了工作效率和外觀質量。經過對國內多家油套管生產線進行調研考察， 每家的工藝流程都有不同程度的差異。生產線工藝流程的確定主要是根據(jù)所生產產品的規(guī)格、 等級以及生產線配套設備的情況進行確定的。 因此，設計建設的生產線的工藝流程都不相同。 以上列舉的工藝流程方案是比較典型的設計方案。四、設備的選

15、型及主要參數(shù)1、除銹機除銹機一般分為鋼絲刷型及拋丸除銹型，選用除銹機為拋丸除銹機，相比鋼絲刷型設備， 拋丸除銹機的優(yōu)點是除銹徹底， 能完全還原鋼管本色， 除銹效果能達到 Sa3 級，缺點是成本較高。 鋼管在前進時通過與水平夾角約為 300 的滾輪成螺旋線轉動前進，通過拋丸除銹機進行全管長除銹。該除銹機采用（ Q360）高拋射速度的懸臂離心式拋丸器， 能顯著的提高清理效率， 獲得滿意的清理質量。該拋丸除銹機由拋丸清理室、密封裝置、拋丸器總成、丸料循環(huán)凈化系統(tǒng)、輸送輥道、除塵系統(tǒng)和電氣控制部分組成。1.1、主要參數(shù)被清理工件鋼管（工件）最大（外徑 ×長）60180（ 800012500）

16、mm實體輥道功率3×0.55KW減速機型號MTPA57-Y0.55-4P-83.46-M3-90數(shù)量3輥道間距400mm速度7-8m/min(max=10m/min)輥道夾角300拋丸器拋丸器型號Q360葉輪直徑360mm總拋丸量2×150KG/min總功率2×18.5kw提升機提升量45t/h皮帶速度1.22m/s減速機型號功率XWD5.5-5-1/235.5KW分離器分離量分離區(qū)風速45t/h4-5m/s縱向螺旋輸送器輸送量減速機型號功率45t/hXWD3-4-1/233KW除塵器型號FBD64機械振打布袋式通風量風機電機型號設備總功率9000m 3/h4-7

17、2-N0 5A60KW2、管螺紋數(shù)控車床管螺紋車床的選型對整條生產線來說是一個非 常重要的設計環(huán)節(jié)，其配置參數(shù)將直接影響到整條生產線的產量和油套管螺紋的設計扣型以及是否可以加工圓形螺紋、偏梯形螺紋和特殊螺紋等。 管螺紋車床配套的控制系統(tǒng)也是重要的參考依據(jù)，會直接影響到油套管螺紋的加工質量。 目前我國生產專用管螺紋車床的廠家很多，其價格差別也很大。 在選型時廠家要根據(jù)自己的實際生產情況來確定，普通的數(shù)控車用廣數(shù)、華中等系統(tǒng)。中、高擋全功能數(shù)控車或車削中心用 FANUC,SIEMENS 系統(tǒng)，也有個別廠家在中、 高擋數(shù)控車用其他進口數(shù)控系統(tǒng)。另 外，用戶在選用管螺紋車床時應考慮選用與主機規(guī)格、參數(shù)

18、、結構相適應及功能齊全的輔機。 以配合本機床完成加工任務， 確保形成完整的全自動循環(huán)工作系統(tǒng)。管道鉆采分公司選用沈陽機床廠最新研究的SUC-8128A 車床，該車床床身導軌采用鑲鋼淬硬精密磨削導軌，床身導軌向后傾斜 45 度，使操作及刀具調整更為方便安全。 該機床采用雙刀架結構， 由一個縱向伺服電機， 兩個獨立的橫向伺服電機驅動，即前刀架為單刀架，后刀架為六工位伺服轉位、液壓鎖緊刀架；轉位平穩(wěn)無沖擊。前后刀架能同時加工，粗、精車外錐面，粗精車螺紋，具有高效機床的產能。該車床采用FANUC 0I 系統(tǒng)。2.1 技術參數(shù)主軸通孔直徑195mm床身上最大回轉直徑750mm滑鞍最大回轉直徑260mm最

19、大車削直徑180mm床身與水平面傾斜度450后刀架刀位數(shù)6前刀架刀位數(shù)1定心內撐裝置行程650mm定心內撐油缸行程20mm工件的加工范圍60.3- 177.8mm工件的長度范圍6-12.5mm主軸轉速90-750rpmX1軸快移速度8m/minX2軸快移速度8m/minZ 軸快移速度10m/min主電機功率133KWX1電機扭矩30N.MX2電機扭矩30N.MZ 電機扭矩38N.MX1軸最大行程200mmX2軸最大行程122mmZ 軸最大行程600mm主機中心高1400mm料架中心高1200mm卡爪座端面與刀架端面的最小距離215mm液壓站電機3.75kw切削液電機4kw提升泵電機0.45kw

20、機床凈重18000kg主機外形尺寸3900×2300×2550mm3、探傷機管端探傷為端部外表面探傷， 他是一般均采用磁粉探傷機， 他是對鋼管表面、近表面進行裂紋檢測而設計的專用磁粉探傷設備。 適用于濕法連續(xù)法磁粉探傷工藝。其輸出的磁化強度在工件規(guī)定檢測區(qū)域內， 不管是單向磁化或復合磁化， 均能顯示出和 15/50A 型試片靈敏度相當?shù)燃壍娜毕荨?.1 、技術參數(shù)使用電源接法380V 50HZ瞬時最大為二相式（不平衡）300A最大瞬時功率120KVA最大周向電流9000A最大縱向電流退磁方式暫載率靈敏度3000A縱向電流衰減式20%等效于 15/50A1型試片清晰顯示時靈敏

21、度退磁后剩磁不大于3 高斯氣壓0.4-0.6MPa設備體積2200×800×1400mm4、擰扣機套管擰扣機一般均為液壓擰扣機， 主要用于油田井下抽油泵、 抽油桿、油管、鉆桿、套管等井下工具及其它螺紋聯(lián)結件的裝配、修復和拆裝等。選用的 YNJX 型套管擰扣機采用雙曲面滾子爬坡夾緊方式，雙曲面采用兩塊整體坡板錯位安裝，四塊鄂板閉口成 90 度均布，由摩擦片帶動四塊鄂板完成夾緊動作，每塊鄂板裝有弧面鉗牙或 2-4 片鉗牙，形成弧面抱緊或 8-16 點夾緊，結構特點是夾緊范圍大，整體強度高，夾緊可靠、不打滑、不傷管體，牙痕小符合 API 標準。特別是上、卸扣動作無須人工改變鄂板位

22、置， 因此自動化程度高， 非常適合螺紋拆裝頻繁作業(yè)。4.1 、主要參數(shù)適用范圍60-200mm額定扭矩10-20KN.M額定轉速2-10R/MIN夾緊點數(shù)8控制方式PLC額定壓力20MPa額定流量110L/min中心高1000m總功率22KW5、水壓機油套管在 API 里要求做靜水壓試驗，并為此選擇了靜水壓力試驗機，他是一種集氣動、機械、電氣和計算機一體化的產品，他采用工業(yè)計算機 +PLC 監(jiān)測與控制，具有升壓速度快、保壓穩(wěn)定、自動化程度高、功能齊全等一系列優(yōu)點，實現(xiàn)了對鋼管管體進行水壓試驗。整套系統(tǒng)設計緊湊，能耗低，運行安全可靠。5.1 、主要參數(shù)適用于外徑60.3-178mm，適用長度6.

23、0-13.0米最大試驗壓力60.9Mpa，密封方式采用徑向大間隙密封加壓方式高壓泵加壓保壓方式補償保壓保壓時間0-300 秒供電電源3 相 380V±10%總功率200KVA工廠噪音85db6、UV 噴漆機UV漆是 Ultraviolet Curing Paint的英文縮寫，即紫外光固化油漆，也稱光引發(fā)涂料，光固化涂料。與PU、PE、NC 等油漆以成膜物質命名方式不同，UV漆是以油漆的固化方式命名的。它是通過機器設備自動涂裝在工件上，在紫外光的照射下促使引發(fā)劑分解，產生自由基，引發(fā)樹酯反應，瞬間固化成膜。紫外光固化涂料在鋼管上的應用是國內鋼管行業(yè)的新亮點，其具有以下優(yōu)勢：固化速度快，

24、交聯(lián)固化在瞬間完成，效率是傳統(tǒng)烘干型涂料的 1015 倍以上，鋼管下線即可打包。節(jié)省能源，一條紫外光固化生產線的燈管能耗一般在幾十千瓦以內，能耗約為傳統(tǒng)烘烤干燥的熱固化涂料的1/5。環(huán)境污染小，紫外光固化涂料的VOC（揮發(fā)性有機化合物）含量為零，是公認的綠色環(huán)保產品。氣味小、閃點高（ 100），對工人健康危害低，大大降低安全風險。涂層性能優(yōu)異，涂料固化后的交聯(lián)密度大大高于熱烘型涂料，故涂層在硬度、耐磨、耐酸堿、耐鹽霧、耐汽油等溶劑各方面的性能指標均很高， 能基本消除由于涂裝防銹問題導致的投訴與賠償。涂裝設備故障率低，由于 UV 涂料沒有紫外線輻射不會固化，因而不會堵塞和腐蝕設備，涂覆工具和管路清洗方便，設備故障率低。固化裝置簡單，易維修，與之相關的設備總體比傳統(tǒng)涂料設備相比占用空間更小。6.1、主要參數(shù)外形