专利名称：油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械设备中零配件加工工艺技术改进。
背景技术：
油气田压裂成套设备中的高压直管，其工作压力是在40MPa～100MPa之间，且须承受60～150MPa的试验压力。尤其在105MPa的压力范围内，绝不允许采用焊接方法来制造此类产品。由于该产品已国际标准化，且因装配需要，该产品两端头具有较大的外径和壁厚。目前国内一直延用在无缝钢管的两端车制锥管螺纹，再采用由壬(油田压裂成套设备专用接头，类似水暖配件中的活接结构)进行密封和联接而成，为组合结构。而采用这种结构的产品在实际应用中因螺纹联接部分常因锤击翼形螺母而极易出现泄漏，给施工作业带来不便和危险，且制造成本高，浪费材料。如采用圆钢经机械加工制成整体式高压直管，加工困难，材料浪费极大，且对于有一定长度的高压直管，其管孔无法钻通，因此该方法没有被国内厂家采用。
发明内容
本发明的目的是要解决采用现有技术制造的油气田压裂成套设备中的高压直管安全系数低，易出现泄漏，制造成本高的问题，提供一种油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺。
本发明的技术方案是采用特别的加热方式对钢管管端进行热挤压聚集成型。技术难点是管径小、管壁薄、长/径(3.5∶1)压缩比大，管端失稳严重，采用普通的热挤压方式成型后的管端内外壁极易出现折叠而报废。
本发明的成型工艺，其特征是，工艺过程为钢管下料→管端采用温度梯度曲线的方式加热→去除氧化皮→在热压锻造设备上用模具进行热挤压聚集成型→检验入库。
本发明中所述管端加热温度梯度曲线起始点为900℃～1050℃，中部最高温度为1050℃-1200℃，终点温度为850℃。
本发明中，所述工艺过程中管端采用温度梯度曲线的方式加热及在热压锻造设备上用模具进行挤压聚集成型工艺，是采用一次或多次重复加热挤压成型。
本发明是基于以下基本原理设计的任何金属材料在允许锻造的温度区间内，都会随着温度的升高而热变形抗力急骤减小，薄壁钢管在热挤压时，如果管端加热的温度是一致的或略高于其它部位，则管端因没有与模腔接触，温度短时间内(2-5s)冷不下来，变形抗力小，在推力的作用下先发生变形，从而使管端部出现起鼓、发包、打皱等现象。在推力的继续作用下，则成型后的管端就出现了深深的折皱而使零件报废。
而使用了温度梯度曲线的加热方法，使管子加热端部的温度略低于管子加热中部，而略高于管子加热尾部，则管子端部变形抗力大，从而将推力传递到管子加热中部，使其首先发生变形，充满模腔，然后在推力的进一步作用下，使管端最终挤压成型，这样生产出来的产品具有合理的金属流线结构，没有折皱，完全符合工艺要求，满足客户需求。
本发明实现了长/径大压缩比(3.5∶1以上)的成型，管壁增厚量达2.3倍，其工艺先进，生产成本降低，采用本发明制造的产品质量稳定，性能可靠，产品合格率达98％以上，彻底解决了现有组件式高压直管易出现泄漏的难题。
图1是高压直管主剖视图；图2是本发明钢管管端加热温度梯度曲线图。
图中1-高压直管小端，2-高压直管，3-高压直管大端，4-温度上限曲线，5-温度下限曲线，6-温度中间曲线。
具体实施例方式采用本发明制造一件2″1502型L＝1000mm的油气田压裂成套设备高压直管2，其结构参见图1，其成品总长为1000mm，采用φ65×11mm无缝管镦制，大端(图中右端)外径φ110mm，小端(图中左端)外径为φ87mm。
加工工艺如下1.取φ65×11mm无缝管下料，总长为1270mm；2.加工高压直管大端3a.将管料右端放入加热炉中第一次加热，并按图2中的加热温度梯度曲线之上限曲线4进行加热，加热长度为330～350mm(总压缩长度为160mm)，管子加热端部(管料右端头)温度为1050℃，管子加热中部最高温度为1200℃，管子加热尾部温度为850℃；b.去除氧化皮；c.在热压锻造设备上用模具进行第一次热挤压成型(完成75％压缩变形)；d.将管料右端再次放入加热炉中第二次加热，并按图2中的加热温度梯度曲线之下限曲线5进行加热；加热长度为200～220mm(因已被压缩了120mm)，管子加热端部温度为900℃，管子加热中部最高温度为1050℃，管子加热尾部温度为850℃；e.在热压锻造设备上用模具进行第二次热挤压成型；3.加工高压直管小端1a.将管料左端放入加热炉中，并按图2中的加热温度梯度曲线区域中的中间曲线6进行加热。加热长度为280～300mm(压缩长度为110mm)，管子加热端部(管料左端头)温度为975℃，管子加热中部最高温度为1125℃，管子加热尾部温度为850℃；b.去除氧化皮；c.在热压锻造设备上用模具进行热挤压一次成型；4.检验入库。
权利要求
1.一种油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺，其特征是，工艺过程为钢管下料→管端采用温度梯度曲线的方式加热→去除氧化皮→在热压锻造设备上用模具进行热挤压聚集成型→检验入库。
2.根据权利要求1所述的一种油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺，其特征是所述管端加热温度梯度曲线起始点为900℃～1050℃，中部最高温度为1050℃-1200℃，终点为最低温度850℃。
3.根据权利要求1所述的一种油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺，其特征是所述工艺过程中管端采用温度梯度曲线的方式加热及在热压锻造设备上用模具进行挤压聚集成型工艺，是采用一次或多次重复加热挤压聚集成型。
全文摘要
本发明是一种油气田压裂成套设备中的高压直管管端热挤压聚集成型工艺，其特征是，工艺过程为钢管下料→管端采用温度梯度曲线的方式加热→去除氧化皮→在热压锻造设备上用模具进行热挤压聚集成型→检验入库，本发明所制造的高压直管为整体式结构，克服了现有高压直管其管端采用由壬进行密封和联接，造成结构复杂、易出现泄漏等问题，本发明工艺制造成本低，产品质量可靠，安全性高。
文档编号B21C29/00GK101049615SQ20061001871
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者卢清华 申请人:卢清华