[发明专利]一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及钻杆钻铤接头的制造技术，尤其是指一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备。

背景技术

钻杆钻铤接头是石油钻探开采中广泛使用的部件，用于连接钻杆、钻铤用。钻杆或钻铤的两端分别通过摩擦焊接的工艺连接着钻杆钻铤接头中的公接头与母接头，作业时通过这些接头把钻杆或钻铤连接起来。

钻杆和钻铤作业过程中是处于高速、高强度转动的状态，因此对钻杆钻铤接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标要求很高。这两项指标不高的产品，作业过程很容易产生接头螺纹粘扣死的问题，因此为提高接头的使用寿命接头的防粘扣是广大商家一直以来寻求解决的技术难题。

由于钻杆钻铤接头在作业过程中承受巨大扭力，因此选择需柔韧性能良好的钢材作为其基体材料，目前商家大多选择4145h作为其基体材料。4145h是美国钢材牌号，中国钢材牌号42CrMo类似于此钢材。

为改善接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标性能，目前都采用对接头螺纹淬火强化的方法，但是传统的淬火手段（例如高频淬火、中频淬火、火焰淬火等）使接头的变形量都很大，远远达不到产品的要求。

不经过淬火强化的接头，其抗扭力很低。

目前，市场上有一种叫QPQ的工艺，QPQ是Quench－Polish－Quench的缩写，是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果。

经过QPQ处理的接头，其抗扭力比原产品大致提高20%，但还是不能满足实际使用的要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种抗扭性能好，接头螺纹的变形量小，使用寿命高的高抗扭型石油钻杆钻铤接头的制造方法。

本发明的另一目的是提供一种高抗扭型石油钻杆钻铤接头的制造设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法，其包含以下步骤：

S1，选用产品毛坯：采用没有淬火的钻杆钻铤接头基体作为产品的毛坯；

S2，对毛坯表面擦拭清洁：

S3，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火，成为产品半成品：

S4，对产品半成品进行检验，符合要求的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；

S5，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。

所属毛坯采用4145H材料。

所述步骤S2中采用酒精和抹布将要进行激光淬火的螺纹部位擦净。

所述步骤S3包含：

S31，将清洁后的毛坯安装在激光热处理装置的机床工作台上，用卡盘夹紧；

S32，用毛刷在即将实施激光淬火的螺纹部位涂抹一层吸光剂；

S33，启动激光热处理装置的激光器及机床工作台，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火；

激光相变强化处理的工作条件如下：

激光器工作功率：1480-1500W；

激光淬火扫描光斑：公接头用2x15mm的宽光斑扫描；母接头直接采用Ф2-Ф2.5mm的圆光斑扫描；

机床工作台上的卡盘转速：公接头用的转速为500-550mm/分钟；母接头用的转速为800-850mm/分钟；

公接头与母接头淬火前都无需预热，淬火后都无需冷却介质，自然冷却；

S34，激光淬火至淬火所需的全部区域范围，停止激光相变强化处理，此时的钻杆钻铤为产品半成品。

所述步骤S4包含：

S41，缺陷检查：人工观察激光相变强化的部位是否存在缺陷，若有缺陷，当废品处理；

S42，硬度检查：对没有缺陷的产品半成品用硬度计检测其硬度是否符合要求，不符合要求的作废品处理；

S43，变形量检查：对符合硬度要求的产品半成品用螺纹规检测其变形量是否在要求范围内，不符合要求的作废品处理，符合要求的产品为高抗扭型钻杆钻铤接头产品。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其包含：

清洁工具，采用对钻杆钻铤接头毛坯的表面清洁的酒精和抹布；

激光热处理装置，是对表面清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，其包含：

激光器，是CO₂激光器，其激光波长为10.6μm，工作功率为1480-1500W；