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摘要：ERW油光管因受焊接技術(shù)的限制其所需鋼板的含碳量較少、硬度較低，這樣雖然能提高其焊接性能但由于硬度較低造成油管粘扣是油田采油作業(yè)中的一個重要問題，嚴(yán)重影響著采油作業(yè)的效率和效益。本研究從實(shí)際生產(chǎn)角度出發(fā)，在設(shè)計、制作專用工裝的基礎(chǔ)上，通過對工藝流程的合理編排和工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，將設(shè)備低廉、工藝實(shí)現(xiàn)簡單、環(huán)境條件要求低等的高頻表面淬火工藝應(yīng)用于油管生產(chǎn)，達(dá)到了提高油管抗粘扣能力的目的。為一些材質(zhì)的油管提供了一種簡單、易施、具有良好效果和效益的生產(chǎn)工藝方法，

關(guān)鍵詞：油管粘扣；高頻淬火

1前言

油管粘扣是油田采油作業(yè)中的一個重要問題，嚴(yán)重影響著采油作業(yè)的效率和效益。為此，國內(nèi)外科技工作者進(jìn)行了大量的研究，在形成機(jī)理、影響因素和克服、緩解技術(shù)等方面取得了一系列成果。從油管生產(chǎn)方面來講，通過提高油管螺紋的表面硬度來克服、緩解粘扣現(xiàn)象是得到人們共識的原則之一，在這方面也進(jìn)行了大量的工作，提出了眾多的方法和措施，而將這些應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，還需要做大量細(xì)致的工作。僅通過熱處理工藝來提高油管螺紋表面硬度的方法，無疑是較為簡便、易行的，也出現(xiàn)了多種具體的方案，如整體淬火、激光表面淬火、等離子表面淬火和高頻表面淬火等，這些方案都各有其特色和問題，本文從實(shí)際生產(chǎn)角度出發(fā)，對設(shè)備低廉、工藝實(shí)現(xiàn)簡單、環(huán)境條件要求低等的高頻表面淬火工藝進(jìn)行研究，通過對工藝流程的合理編排和工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，來獲得理想、穩(wěn)定的淬火層厚度，達(dá)到提高油管抗粘扣能力的目的。

本研究是在實(shí)際油管生產(chǎn)流水線上進(jìn)行，其結(jié)果可以直接指導(dǎo)試驗(yàn)條件的實(shí)際生產(chǎn)，同時也為類似的生產(chǎn)條件提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。這樣，在提高油管抗粘扣能力方面，為一些材質(zhì)的油管提供了一種簡單、易施、具有良好效果和效益的生產(chǎn)工藝方法。這對油管生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，無疑具有一定現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價值。

2工藝要求及實(shí)現(xiàn)

本研究是在油管螺紋加工成型后，加入高頻淬火工序，旨在改善油管的抗粘扣能力，考慮到油管的產(chǎn)品特性和生產(chǎn)過程，淬火后的油管主要應(yīng)滿足下述要求：螺紋的表面硬度有顯著提高：主要力學(xué)性能指標(biāo)、致密性和密封性、螺紋的尺寸精度必須滿足技術(shù)要求。對應(yīng)于淬火工藝，就是在滿足提高螺紋表面硬度的前提下，不能出現(xiàn)淬火工藝缺陷和過量淬火殘余變形，這就對熱輸入的大小和范圍、以及熱循環(huán)提出了一定的要求，也就是需要對淬火工藝進(jìn)行一定的準(zhǔn)確控制。

高頻表面淬火作為油管生產(chǎn)線上的一道工序，在滿足質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上應(yīng)與整個生產(chǎn)流水線相配合，具體要求如下：

1)淬火效率不應(yīng)低于每分鐘3根，以適應(yīng)整個流水線的生產(chǎn)速率：

2)能夠適應(yīng)不同規(guī)格的油管：

3)淬火過程全自動控制，以減少人為因素的影響，保證工藝參數(shù)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定；

4)操作簡便、對環(huán)境要求低，螺紋帶油、水不影響淬火質(zhì)量。

在上述分析的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計、制作了可編程數(shù)控油管螺紋淬火裝置，其構(gòu)成示意如圖1所示。主機(jī)選用16KW的高頻感應(yīng)加熱電源，頻率范圍為20—300KHz，保證了加熱速率和加熱深度的要求范圍；可編程計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了淬火過程的全自動控制，而且還為靈活、準(zhǔn)確地配置、調(diào)節(jié)工藝流程和參數(shù)提供了條件和便利。

根據(jù)前述淬火質(zhì)量的要求和分析，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)，確定了淬火工藝流程和參數(shù)。雖然具體工藝會因油管而異，但將淬硬層的厚度控制在l毫米以下，可以作為滿足前述綜合質(zhì)量要求的一個必要指標(biāo)。為了確保這點(diǎn)，在試驗(yàn)生產(chǎn)線的條件下，感應(yīng)圈與油管表面的距離應(yīng)控制在7—9毫米，通過更換感應(yīng)圈來適應(yīng)不同直徑的油管；冷卻器與感應(yīng)圈的距離保持在30—40毫米，冷卻器設(shè)計為噴液式，通過對冷卻液及其噴灑的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對不同材質(zhì)油管的淬火冷卻。

高頻感應(yīng)加熱表面淬火自身具有速度快、對工件表面要求低等特點(diǎn)，結(jié)合上述的工裝和措施，能夠較好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求，生產(chǎn)出令人滿意的抗粘扣油管，獲得良好的效益，實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用也證實(shí)了這一點(diǎn)。

3試驗(yàn)結(jié)果和分析

對按預(yù)訂工藝生產(chǎn)的油管，進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)、檢測和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。

對于09MnNb油管，螺紋表面淬火層深度為0.66—0.77毫米，表面硬度297HV0.2Kg，心部硬度225HV0.2Kg。

通過熒光磁粉檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)表面缺陷。并進(jìn)行了水壓試驗(yàn)，25MPa不泄露、不降壓；30MPa穩(wěn)壓5分鐘，無泄露。

淬火螺紋尺寸精度的檢測結(jié)果如表1所示，從表中可以看出淬火后的螺紋變形很小，滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，對2件2—7/8J55淬火油管進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，斷裂拉力分別為52噸和52.8噸，斷裂部位均為扣尾處，而這種油管螺紋要求的極限拉力是323KN(33噸，不加厚)、443KN(45噸，加厚)。因此，淬火加工并沒對油管的使用抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

高頻表面淬火的目的是為了提高油管的抗粘扣能力，為此專門進(jìn)行了粘扣試驗(yàn)：上緊扭矩為1800—2000NM(標(biāo)準(zhǔn)要求是1460—1674NM)，裝拆14次未粘扣(標(biāo)準(zhǔn)要求為機(jī)緊不少于4次)，油管螺紋沒有產(chǎn)生粘接、集瘤、溝槽等受損現(xiàn)象。這表明表面淬火明顯提高了油管抗粘扣能力。

加25500毫米長的油管經(jīng)螺紋淬火后與正常的油管聯(lián)接在一起上井實(shí)驗(yàn)。20根淬火螺紋油管全部聯(lián)接在管柱的最上端，裝卸四次淬火螺紋完好無損，在解卡時拉力至45噸也未出現(xiàn)異常。

上述的檢測和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表明，對油管螺紋進(jìn)行合適的高頻表面淬火加工，可以在不影響油管其它性能的條件下，明顯的提高油管的抗粘扣能力，延長油管的使用壽命，這對采油作業(yè)和油管生產(chǎn)都具有良好的效益。

4結(jié)論

1)通過對工藝流程的合理編排和工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，在實(shí)際生產(chǎn)中對油管螺紋進(jìn)行了高頻表面淬火，達(dá)到了提高油管抗粘扣能力的目的；

2)為了得到滿意的綜合效果和質(zhì)量，應(yīng)將淬硬層的厚度控制在1毫米以下；

3)為一些材質(zhì)的油管提供了一種簡單、低廉、易施、具有良好效果和效益的生產(chǎn)工藝方法和借鑒。新晨：