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矿用高强度钻杆接头加工优化工艺研究

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文档简介:

煤矿机械CoalMineMachineryVol.37No.11Nov.2016第37卷第11期2016年11月doi:10.13436/j.mkjx.2016110310前言钻杆在煤矿井下瓦斯抽排放孔施工过程中,传递钻机钻压,扭矩带动钻头破碎岩石,并且还是冲洗介质的传输通道。随着瓦斯抽排放孔直径与深度越来越大,钻杆传递的扭矩与钻压也在增大,钻杆特别是接头螺纹在使用过程往往面临极端情况,比如牙型磨损、接头断裂等。如若钻杆发生质量问题,轻则耽误煤矿瓦斯抽排放效果,重则危害煤矿井下安全。所以对于矿用钻杆来说,提高钻杆螺纹的质量显得尤为重要。2014年度钻探分院生产的某些批次钻杆在瓦斯抽排放孔施工过程中大规模出现质量问题,主要表现为螺纹断裂,即钻杆在使用过程中,外螺纹端与内螺纹第一扣接触的部位沿螺纹底部断裂。经过大规模的事故溯源调查与质量分析讨论,最后认定螺纹设计与热处理工艺不合理。针对钻杆存在的质量问题,从以下3个方面优化钻杆接头螺纹加工工艺,提高钻头加工质量。1接头螺纹优化工艺方案(1)加强原材料控制经事后金相分析,出现质量问题批次钻杆接头粗料为热轧棒料,其材料带状组织及偏析较严重,由于带状组织及偏析会让钢材产生力学性能的各向异性(见图1),对孔内瓦斯抽排放孔施工时受力状态较复杂的接头增加其出现问题的概率。图1带状组织接头金相分析照片(100×)为了降低材料质量问题的概率,钻杆接头全部由热扎棒料锻造而成,消除棒料内部结构各向异性,并在锻造后对接头进行正火处理,以减轻或消除材料的带状组织及偏析(见图2)。图2锻造正火处理后的接头金相分析照片(100×)(2)螺纹紧密距优化钻探分院生产的接头螺纹体的牙型为轴向剖面牙型角为60°的右旋圆锥螺纹,它在接头拧紧过程中,公母螺纹完全啮合时,牙顶和牙底是没有接触,钻进施工时靠牙侧的斜面接触承受钻压,传递钻机扭矩至钻头。在无公差加工的理想状况时,螺纹完全拧合时其实就是公母螺纹中径的重合。在不考虑牙型角和螺距等因素的情况下,紧密距的大小主要受基面位置和螺纹锥度制约。矿用高强度钻杆接头加工优化工艺研究*雷万年1,2(1.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400039)摘要:针对2014年钻探分院生产的钻杆在煤矿井下瓦斯抽排放孔施工出现的大批次钻杆质量问题,经系统分析认为接头螺纹

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