专利名称：单旋体变断面管及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油井采油的油水分离装置的单旋体变断面管，尤其是涉及多段变断面管光滑连接冷轧无缝管件，属于冷轧无缝不锈钢管件，本发明还涉及该管件制造方法和实施该方法的专用设备。
本发明未完成之前，石油油井开采过程中往往由于缺少油水分离装置，打一眼油井投入很大，开采一段时间之后，难以采出油来，而成为枯井，长期困扰石油业资源潜力的发掘，造成资源浪费，为此，引进和采用油水分离装置，通过油水分离过滤，可以在已不能采出油的油井，枯井复活，重新继续采出油，一般可延长开采寿命一、二年，为油田开采带来巨大收益，被称谓“单旋体管”就成为该装置不可缺少的关键另部件，其要求技术条件严格，其结构为多管段单旋体变断面冷轧无缝不锈钢管件，例如两端是圆筒管段，中间是两段锥度不同的圆锥管段，四管段光滑连接，内表光洁度为1.6级，是属于变断面冷轧无缝钢管件。
目前，国内公开使用和制造的变断面冷轧无缝管件，多以圆锥管的锥度，锥顶角小于5°，变形区长度大于400mm，最小管内径大于20mm，通过专门设计的大型工具设备轧辊和芯棒在专用的冷轧管机上制造，本发明涉及的冷轧无缝变断面管件，就现有技术存在以下不足，给产品和工艺方法以及轧辊孔型设计和工具设计造成难点和问题1.管段多，变断面差程大，四管段光滑连接大小口径比为4∶1；2.锥度差程大，大锥顶角20°，小锥顶角1.5°；大小锥度比为13.3；3.变形区过小，锥顶角20°的其变形区只有80mm；4.两端内径差程大，大端内径56mm，最小圆筒管内径14mm。
本发明的目的在于克服上述现有技术存在不足之处，提供一种冷轧无缝单旋体变断面不锈钢管件，该产品结构筒-锥-锥-筒四各段光滑连接变断面整体管件，本发明的另外目的是提供一种该断面管件的制造方法和实施该方法专门设计的大型工具设备轧辊和芯棒、引管工具。
本发明的目的是通过这样的措施来实现
单旋体变断面管件，由两端圆筒管段与中间两圆锥度圆管段，四管段联结构成，两端管内径比为4∶1，管长比为2∶1，中间两圆锥管段锥顶角比为13.3∶1，锥管长比为1∶6.34，各管连接光滑无缝的变断面整体管件。
本发明的目的还可以通过这样措施来达到将整体管件壁厚为3mm内壁光洁，粗糙度为1.6级。
将两端圆筒管内径设定为_56mm及_14mm中间两锥顶角为20°及1.5°管长各为80mm及535mm，两锥管过渡内径为_28mm。
本发明产品的制造方法依次包括如下步骤(1).取材质1Cr18Ni9Ti或OCr18Ni9Ti，规格_89×4.5无缝管作原料，依次按如下步骤进行处理酸洗将原料管放入酸洗槽内，酸溶液为(容积比)硝酸8～10％，氢氟酸5～12％浸泡20～120分钟后，用水冲洗除酸；镀铜经酸洗后变白管内插入普碳钢管，再将插入管捆管轧件用薄钢板包裹后，放入硫酸铜配液中，其配液为CuSO415～25g/LH2SO42～4％容积比水胶 0.1～0.2Kg/m3浸放5～10分钟后，水冲洗；皂化将镀铜后的备料放入冷拔剂中(工业肥皂)脂肪酸度4～8％，温度60～70℃皂液内，浸放3～5分钟；(2).第一道轧制轧前将经过处理管件涂氯化石腊后，进行轧制；轧制设备冷轧轧管机型号原苏XΠT-75，使用公知通用的冷轧管工艺轧辊及芯棒利用轧制圆筒管孔型_89×4.5轧成_62×3冷轧管。
(3).轧件除油将第一道轧制后轧件放入氢氟酸槽，浸放30分钟后，水冲洗除油除酸；(4).轧件固溶热处理将除油后轧件，用电接触加热至1050℃，1分钟后，自然空冷；
(5).矫直热处理后轧件在七辊钢管矫直机上进行冷矫直；按前述酸洗、镀铜、皂化相同的方法步骤将矫直后的轧件进行处理；(6).第二道轧制轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机，轧辊按第二道孔型尺寸加工轧槽配制孔型；芯棒按第二道轧制设计芯棒加工，进行轧制第一段锥管段及第二段锥管段前半部分；轧制速度机架往复25次/分钟，机架行程即送轧量2～4mm；手动转角120°/次；(7).第三道轧制轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机，轧辊按第三道孔型设计尺寸的变形段和定径段，加工轧槽配制孔型；芯棒按第三道设计芯棒尺寸加工并在引管内插入芯棒端头，将轧制件涂氯化石腊后进行轧制；主要轧制中间段第二段圆锥管后半部和圆筒管段定径部分，轧制按第二道与第三道衔接标记，进行轧制，至引管被轧制件顶出，轧至标记处，完成成品管件轧制；(8).成品轧件进行矫直，剪切，除油处理后，成品包装。
本发明实施制造该单旋体变断面管件方法专门设计的设备，包括大型工具设备轧辊和芯棒、引管工具，第一道轧辊及芯棒按通用的轧制圆管_89×4.5轧成_62×3配制；第二道轧辊及芯棒，按第二道孔型设计尺寸，加工轧辊轧槽，轧辊材质50CrVA，轧辊热处理后轧槽表面硬度HRc＝55～62，辊环硬度HRc＝55～59芯棒按第二道轧制设计尺寸加工制造，材质GCr15或者CrVA，经热处理后HRc＝58～62，或者HRc＝52～55第三道轧辊及芯棒，按第三道轧制的孔型设计尺寸，加工轧辊轧槽，材质与热处理硬度要求同于第二道次轧辊材质和轧槽表面硬度及辊环硬度；
芯棒，按轧制第三道设计尺寸加工制造，材质与热处理硬度要求与第二道次芯棒材质与硬度要求相同；引管外径＜孔型尺寸，管内插入芯棒端头，轧制中超成品导路和减小芯棒颤动作用，防止芯棒与轧辊磕碰，损坏轧槽。
本发明的积极效果在于超出现有技术条件，对单旋体变断面管件，四管段技术特征，采用三道轧制的孔型设计工艺方法，和所采用设计的设备和大型工具，使单旋体变断面冷轧元缝不锈钢管件尺寸精度提高，内外表面光洁粗糙度，精于1.6级；由于轧制时的芯棒控制，各管的内孔壁及尺寸精度得到充分保证，为油田使用者在油水分离装置使用效果提供保证，并为其油井开采带来经济效益。
下面结合
如下图1，单旋体变断面管件的一种实施例产品结构剖视图。
图2，该产品轧辊第二道孔型设计展开图。
图3，该产品轧制第二道芯棒设计形状结构示意图。
图4，该产品轧辊第三道孔型设计展开图。
图5，是轧辊第三孔型轧槽断面图。
图6，是第三道轧制芯棒设计形状结构示意图。
下面结合附图和实施例，对本发明加以详速。
结合图1，单旋体变断面管件，由两端圆筒管段和中间两圆锥管段，4管段联接构成，圆筒管a段内径与d段内径比a∶d为4∶1，管长度比La∶Ld为2∶1，中间两圆锥管段锥顶角比α∶β为13.3∶1，锥管长度比Lb∶Lc为1∶6.34，各管联结光滑无缝，成变断面整体管件。
产品实施例，_a＝560±.05mm，_d＝14±0.05m，La＝40mm，Lb＝79.348mm，Lc＝534.78mm，Ld＝20mm，两锥管过渡内径_bc＝28m，α＝20°，β＝1.5°，壁厚δ＝3mm，粗糙度1.6级，材质1Cr18Ni9Ti本发明产品实施例制造方法，依次包括如下步骤(1).取原料管1Cr18Ni9Ti材质无缝管，规格_89×4.5，依次按下步骤进行处理酸洗在酸溶液为(容积比)硝酸10％，氢氟酸10％，温度室内，浸泡60分钟之后，用水冲洗除酸；镀铜酸洗管内插入普碳钢管，将管捆用薄钢板包裹后，放入硫酸铜配液中浸泡，其配液为CuSO420g/LH2SO43％(容积比)水胶 0.18Kg/m3浸放5～10分钟后，水冲洗；皂化将镀铜后的管料放入冷拔剂中(工业肥皂)脂肪酸度6％，温度68℃，皂液内，皂化时间5分钟；(2).第一道轧制经过处理管件涂氯化石腊，在冷轧管机型号原苏XIIT-75上，公知通用的冷轧管工艺轧辊使用轧制圆筒管孔型_89×4.5轧成_62×3冷轧圆筒管工艺及芯棒轧制。
(3).轧件除油轧件放入氢氟酸槽，浸放30分钟后，水中洗除油除酸；(4).轧件固溶热处理将除油后轧件，用电接触加热至1050℃，1分钟后，自然冷却；(5).矫直热处理后轧件在七辊钢管矫直机上进行冷矫直；按前述酸洗、镀铜、皂化相同的方法步骤将矫直后的轧件进行处理；(6).第二道轧制轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机；轧辊参照图2，第二道孔型设计展开图，按尺寸加工轧槽，配辊；芯棒参照图3芯棒设计形状结构示意，按轧机轧制螺纹管段，锥体段Lb＝55，有搬手用平面A，便于安装用，按设计芯棒加工后；轧制第一段圆锥管及第二段圆锥管管前半部分；轧制速度机架往复25次/分钟，机架行程，即送轧量2～4mm；手动转角120°/次；(7).第三道轧制
轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机，轧辊参照图4及图5按第三道孔型设计尺寸的变形段A-H和定径段H-I，加工轧槽配制轧辊；芯棒参照图6按第三道轧制变形段及定径段加工依轧机配制出螺纹段，并在引管内插入芯棒端头；将第二道轧制后的轧件涂氯化石腊后进行第三道轧制；按第二道与第三道次衔接标记，进行轧制，轧第二段圆锥管段后半部及圆筒管的定径部分，至引管被轧制件顶出，轧至标记处，完成成品管件轧制；(8).成品轧件进行矫直，剪切，除油处理后，成品包装。
本发明实施例制造单旋体断面管件的工艺方法，专门设计的设备，包括大型工具设备轧辊和芯棒，引管工具，结合图2是第二道次轧制的轧辊孔型设计展开图，将轧辊轧槽按圆周划分，列出轧槽直径_和该轧槽宽度B，按所列孔型设计尺寸加工轧槽配制轧辊孔型，轧制的芯棒，参照图3第二道次芯棒形状结构进行加工配制，轧制第三道次的轧辊孔型设计展开图，参照图4，将轧辊圆周划分为变形段A-H段其轧槽直径_与其相应轧槽宽度B的尺寸加工轧槽配制轧辊孔型，孔型轧槽断面，参照图5与图4展开尺寸相对应，与其配制的芯棒形状与结构，参照图6。按轧机选配螺纹与螺纹端连接段Lb213，是一段同直径_20圆棒之后为圆锥段Lc＝272mm至_14mm为锥形体，_14mm之后用于插入引管。
权利要求
1.一种用于油井采油油水分离装置的单旋体变断面管件，是由两端圆筒管段与中间两圆锥管段联结构成，其特征在于两端圆筒管段内径比为4∶1，管长比为2∶1，中间两圆锥管段锥顶角比为13.3∶1，锥管长比度为1∶6.34，各管段联结光滑无缝的变断面整体管件。
2.根据权利要求1所述的变段面管件，其特征在于整体管件壁厚为3mm内壁光洁，粗糙度为1.6级。
3.根据权利要求1所述的变段面管件，其特征在于两端圆筒管内径各为_56mm及_14mm中间两锥顶角为20°及1.5°，管长各为80mm及535mm两锥管过渡内径为_28mm。
4.一种制造如权利要求1或2、3其中之一的变断面管件的方法依次包括如下步骤(1).取材质1Cr18Ni9Ti或OCr18Ni9Ti规格_89×4.5无缝管作原料，依次按如下步骤进行处理酸洗将原料管放入容积比8～12％的硝酸加容积比5～12％氢氟酸溶液内浸泡20～120分钟后，用水冲洗除酸；镀铜经酸洗后变白管内插入碳素钢管，用薄钢板围裹后，放入硫酸铜配液中，浸放5～10分钟后，水冲洗；其配液为CuSO415～25g/LH2SO42～4％容积比水胶 0.1～0.2Kg/m3皂化将镀铜后的备料放入拔管剂(工业肥皂)脂肪酸度4～8％，温度60～70℃皂液内浸放3～5分钟；(2).第一道轧制轧前将备料涂氯化石腊后，进行第一道轧制；轧制设备型号原苏XΠT-75冷轧管机，按通常轧制冷轧管工艺进行；轧，辊通常轧制_89×4.5为_62×3圆筒管孔型；(3).除油第一道轧制后，将轧件放入氢氟酸槽30分钟后后水冲洗除油除酸；(4).固溶热处理将第一道轧后除油管用电接触加热至1050℃1分钟后自然空冷；(5).矫直在七辊娇直机进行冷矫；按前述酸洗，镀铜，皂化相同的步骤进行处理，(6).第二道轧制轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机，轧辊孔型按第二道孔型尺寸加工配制，用第二道设计加工的芯棒进行；主要轧制第一段锥管及第二段锥管前半部分；轧制速度机架往复25次/分钟，机架行程即送轧量2～4mm；手动转角120°/次；(7).第三道轧制轧制设备型号原苏XΠT-55冷轧管机；轧辊按第三道孔型设计尺寸的变形段及定径段加工配制；用第三道芯棒及芯棒端头插放引管后，将轧制件涂氯化石腊，进行轧制，主要轧制中间段第二段圆锥管后半部，及圆筒管的定径，按第二道次与第三道衔接标记进行轧制，至引管被轧制件顶出，轧至标记处，完成成品管件轧制；(8).矫直，剪切，除油，包装。
5.一种实施如权利要求4所速变断面管件的制造方法，专门设计的设备，包括大型工具轧辊和芯棒及引管工具，第一道轧辊按适用冷轧圆筒管_89×4.5轧成_62×3，通常配制轧辊及芯棒；第二道轧辊按孔型设计第二道次孔型尺寸，加工轧槽，材质50CrVA，轧辊热处理后轧槽硬度HRc＝55～62辊环硬度HRc＝55～59第三道轧辊按孔型设计第三道次孔型尺寸，加工轧槽，材质与热处理硬度要求同于第二道次轧辊材质和轧槽表面硬度及辊环硬度；第三道芯棒按轧制第三道设计尺寸加工制造，材质与热处理硬度要求与第二道次芯棒材质与硬度要求相同；引管外径＜孔型尺寸，内孔插入第三道次芯棒端头。
全文摘要
本发明公开了一种用于油井采油油水分离装置的单旋体变断面管件,它是由四管段光滑连接为整体变断面不锈钢管件,还公开了制造该类管件的工艺方法和专用设备,包括:管料的酸洗,镀铜,皂化和轧制后的除油,固溶热处理,矫直,再处理进行第二道次及第三道次轧制及再矫直剪切,其专用设备包括大型工具设备轧辊的专用孔型设计和芯棒设计及引管控制轧制,使产品内外表面光洁,管段内尺寸精度得到保证,满足油井开采使用要求,具有带来油井开采的经济效益的积极效果。
文档编号B21B17/02GK1343536SQ0012300
公开日2002年4月10日 申请日期2000年9月19日 优先权日2000年9月19日
发明者丁增伟, 李春宽 申请人:鞍山钢铁集团公司