[实用新型]一种用于无磁石油钻具内孔加工的滚压装置

说明书

本实用新型公开了一种用于无磁石油钻具内孔加工的滚压装置，包括芯轴机构、设置在所述芯轴机构一端用于滚压内孔表面的滚压头机构和设置在所述芯轴机构另一端用于加工导向的导向套机构，所述滚压头机构包括保护套、设置在所述保护套内且与所述芯轴机构螺纹连接的内滚芯和设置在所述保护套内的滚珠，所述滚珠底部设置在内滚芯外表面，本实用新型结构紧凑，内孔滚压装置的设置，根据不同孔径选用不同的滚压头、导向套和连接刀杆，通过滚压头上多排高强度滚珠，挤压强化，形成一层致密的残余压应力硬化层，且硬化层深度金相法检测可以达到皮下0.5～0.8mm，克服了该材料在氯化物介质中极易产生应力腐蚀开裂的弱点，极大提高了该产品的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料内孔滚压强化，具体涉及一种用于无磁石油钻具内孔加工的滚压装置。

背景技术

目前，在石油、天然气、煤层气、页岩气钻探过程中，经常使用奥氏体不锈钢制造无磁石油钻具，其铬的含量通常在12%～30%，由于石油钻具在锻造过程中内部产生了残余拉应力，实际钻井中钻具周围存在大量的含S、Cl的腐蚀性介质，石油钻具极易产生应力腐蚀开裂。首先在内孔壁上出现腐蚀点状坑，缓慢延伸扩展，初始在内表面形成细微裂纹，逐渐延伸至外表面；当钻井液的压力足够大时，造成无磁石油钻具内壁刺漏，甚至发生无磁钻具断裂事件，带来极大的财产损失。为降低无磁石油钻具应力腐蚀开裂，延长钻具寿命，需要在钻具内孔表面进行压应力处理，现阶段最常用办法就是喷丸强化，但是由于石油钻具内孔孔径φ38.1mm～φ101.6mm，有些钻具空间狭小，石油钻具长度31英尺（9.45m），长径比200以上，内孔采用喷丸处理的残余压应力层深度往往较浅，金相法检测只能达到皮下0.1～0.3mm，并且粗糙度较差，起不到有效防护的效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑，使用方便的用于无磁石油钻具内孔加工的滚压装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于无磁石油钻具内孔加工的滚压装置，包括芯轴机构、设置在所述芯轴机构一端用于滚压内孔表面的滚压头机构和设置在所述芯轴机构另一端用于加工导向的导向套机构，所述滚压头机构包括保护套、设置在所述保护套内且与所述芯轴机构螺纹连接的内滚芯和设置在所述保护套内的滚珠，所述滚珠底部设置在内滚芯外表面。

所述内滚芯的外表面设有用于置放滚珠的多排环形滑道，所述滚珠沿保护套圆周方向等间距布置，所述滚珠沿所述保护套长度方向设置至少一排，每排滚珠包括9~12个滚珠。

所述芯轴机构包括芯轴，所述芯轴包括第一轴体、与所述第一轴体右端连接的第二轴体、与所述第二轴体右端连接的第三轴体、与所述第三轴体右端连接的第四轴体、与所述第四轴体右端连接的第五轴体和与所述第五轴体右端连接的第六轴体，所述第一轴体和第六轴体上均设有外螺纹，所述内滚芯内螺纹与第一轴体的外螺纹配合，所述导向套机构的内螺纹与第六轴体通过外螺纹配合。

所述保护套的右端部设有台阶，所述台阶内表面设有第二轴承和位于所述第二轴承右端的滚针轴承，所述第二轴承的左端面与第二轴体的右端连接。

所述导向套机构包括设置在第六轴体外表面且与所述第六轴体螺纹连接的导向套，所述导向套左端的外表面设有导向槽，所述导向槽内设有木导键。

所述导向套的右端部为导杆连接部，所述导杆连接部的外表面设有矩形螺纹牙。

所述第四轴体上设有第一轴承和位于所述第一轴承右端的定位套，所述第一轴承位于所述保护套的右端面。

所述定位套通过半圆键和卡簧与所述第四轴体固定连接。

所述滚珠设置2~4排，所述滚珠直径为6~12mm，所述滚珠的材质为优质碳铬钢。