Aké sú kľúčové požiadavky na presné obrábanie dielov z titánovej zliatiny triedy ropy a zemného plynu?

Oceľové vŕtacie nástroje trpia zlou odolnosťou voči únave a korózii, čo prináša vysoké riziká v korozívnych prevádzkových podmienkach a vysoké náklady na ochranu proti korózii.Zliatiny titánusú vhodné pre vrty s krátkym polomerom s predĺženým dosahom, hlbokomorské, ultrahlboké a nekonvenčné ťažby ropy a plynu.

 

 

1. Päť základných požiadaviek na ropno-plynové materiály

Vysoká pevnosť, húževnatosť a odolnosť proti únave, odolnosť voči multimediálnej korózii, stabilita mikroštruktúry pri vysokých teplotách, dobrá opracovateľnosť a súlad s normami API pre rúrkový tovar.

 

2. Výber materiálu zliatiny titánu

Gr5:Vyvážené komplexné vlastnosti aplikované v konvenčných vrtných rúrach, krytoch a všeobecných spojoch.

Gr5 ELI:Vylepšená húževnatosť, vhodná pre vysoko spoľahlivé dynamické komponenty.

TC11:Dobrá tepelná odolnosť, používa sa pre stredne vysokoteplotné hĺbkové nástroje, tlakové tŕne a spoje.

TC18:Vysokopevnostná titánová zliatina so silnou torznou torznou odolnosťou, vhodná pre ťažké búrané spoje, ale ťažko opracovateľná.

Gr7/Gr11:Odolný voči štrbinovej korózii, pre hlbokomorské statické potrubia a utesnenie spojov.

Gr2:Dobrá ťažnosť, ale nízka pevnosť, používa sa na nízkotlakové nenosné antikorózne diely.

Princípy výberu materiálu:Prijmite zliatiny titánu odolné voči korózii pre ťažké korozívne podmienky; Gr5 ELI pre službu náchylnú na únavu; TC11 pre prostredia s vysokou teplotou; vysokopevnostné titánové zliatiny pre vysoko zaťažené a torzne odolné aplikácie.

 

3. Schémy predvalkov

Bezšvíkové extrudované titánové rúrky sa používajú pre telesá vrtných rúr. Zápustkovo kované predvalky sa používajú pre kritické nosné polohy, ako sú závitové ramenné časti a upnuté časti. Trecie zváranie je uprednostňované na integrálne vytvorenie telies rúr a spojov, aby sa znížili chyby zvaru a zlepšila sa únavová životnosť.

 

 

• Zlá tepelná vodivosť koncentruje teplo na rezné hrany, čo spôsobuje rýchle opotrebovanie nástroja. Na povrchových vrstvách obrobku ľahko dochádza k oxidácii a krehnutiu, čím sa znižuje únavová pevnosť.
• Vysoká chemická aktivita pri zvýšených teplotách vedie k hromadeniu priľnavosti hrán a nástrojov, čo má za následok rozmerovú nestabilitu, povrchové škrabance a poškodené profily závitov.
• Nízky modul pružnosti prináša veľký efekt spätného pruženia, čo vedie k vychýleniu nástroja počas obrábania. Rozmery závitov a vyvŕtaných otvorov sa ťažko kontrolujú.
• Náchylné na pracovné spevnenie. Kalené vrstvy urýchľujú spotrebu nástroja. Nesprávne rezanie môže spôsobiť podpovrchové mikrotrhliny.
• Zložitá geometria čiastočne lichobežníkových závitov na výrobu vrtákov, ako je BHDX, sa spolieha na tesnenie ramena. Na profil zubov, kužeľ, rozstup a kvalitu povrchu sú kladené prísne požiadavky. Odieranie závitu môže spôsobiť zlyhanie spojenia.

 

 

1. Hrubé opracovanie predvalkov

Homogenizačné žíhanie sa vykonáva na výkovkoch a polotovaroch rúr na uvoľnenie zvyškového napätia. Rovnomerný prídavok na obrábanie je vyhradený pre hrubovacie obrábanie. Aby sa zabránilo tepelnému popáleniu, používa sa vysokotlakové chladenie a rezanie pri nízkej rýchlosti. Sekundárne žíhanie na uvoľnenie napätia sa vykonáva po hrubom obrábaní.

 

2. Dokončite otáčanie vonkajších kruhov a tesniacich plôch

Použite rezné nástroje zo slinutého karbidu potiahnutého TiAlN. Použite nízku reznú rýchlosť s miernou rýchlosťou posuvu plus chladenie kompozitu. Použite stredové opierky pre veľké a tenkostenné obrobky na potlačenie vibrácií a kontrolu upínacej sily. Drsnosť povrchu tesniacich plôch nesmie byť väčšia ako Ra 0,8 μm; povolené je len ľahké leštenie.

 

3. Presné obrábanie závitov

Strojové zliatiny titánu po spracovaní starnutím roztoku; konečná úprava + titánové zliatiny v žíhanom stave. Na vrstvené sústruženie s vysokotlakovým chladením používajte tvarovacie nástroje. Po obrábaní vykonajte nitridáciu alebo mazanie pevným filmom, aby sa zabránilo odieraniu.

 

4. Obrábanie malých priemerov a hlbokých otvorov

Využívajte pištoľové vŕtanie a špirálové frézovanie s vysokotlakovým vnútorným chladením na odvod triesok. Na úpravu rozmerov sa používa vyvrtávanie a vystružovanie. Jemne odhrotujte a zabráňte brúseniu pri vysokej teplote.

 

5. Tepelné spracovanie

Konvenčné žíhanie pre zliatiny titánu triedy 5. Ošetrenie starnutím roztoku sa vykonáva po hrubom obrábaní pre vysokopevnostné prevádzkové podmienky. Pre vysokopevnostný titán TC18: ošetrenie roztokom s následným kalením vodou → dokončovacie sústruženie závitov a tesniacich plôch → starnutie pri nízkej teplote. Aby sa zabránilo oxidácii a absorpcii vodíka, je potrebné vákuové alebo vysoko čisté argónové tienenie.

 

6. Povrchová úprava proti odieraniu

Voliteľné procesy: nízkoteplotná nitridácia, DLC povlak a mazanie suchým filmom. Kontrolujte teplotu spracovania, aby ste zabránili krehnutiu matrice.

 

7. Nedeštruktívne testovanie

Normy pre oceľové vrtné rúry sa priamo neuplatňujú. Ultrazvukové testovanie (UT) telies rúr; penetračné testovanie (PT) alebo testovanie vírivými prúdmi pre korienky nití a ramenné filé; ultrazvuková kontrola fázového poľa pre spoje zvárané trením.

 

 

1.Rozmerový posun pri dokončovacom obrábaní

Spôsobené uvoľnením zvyškového napätia. Riešenia: pridať postupy na uvoľnenie napätia, znížiť hĺbku rezu pri hrubom obrábaní a implementovať homogenizačnú úpravu kovaných predvalkov.

 

2. Odieranie závitu a škrabance na povrchu zubov

Vzniká z vysokoteplotných nahromadených hrán a nedostatočnej povrchovej ochrany. Riešenia: optimalizujte podmienky chladenia, použite vrstvené sústruženie a aplikujte nátery proti zadretiu.

 

3.Povrchovo-fázové krehké oxidové vrstvy

Vyvolané nadmernou teplotou rezania a nedostatočnou ochranou počas tepelného spracovania. Riešenia: prísne kontrolujte špičkovú teplotu, vyhýbajte sa suchému rezaniu a prijímajte vákuové tepelné spracovanie.

 

4. Vysoké náklady na nástroje a nízka efektivita obrábania

Zliatiny titánu nie je možné spracovávať pri vysokých rezných rýchlostiach. Riešenia: optimalizácia geometrie nástrojov a chladiacich systémov; prijať ultrazvukové alebo kryogénne hybridné rezanie na vyváženie kvality povrchu a stability spracovania.

 

 

Ruihang, ako priamy výrobca titánových produktov, dodáva suroviny optimálnej kvality pre vašu výrobu presných komponentov

neváhajte nás kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com