Jaké jsou klíčové požadavky na přesné obrábění dílů z titanové slitiny jakosti ropy a zemního plynu?

Ocelové vrtací nástroje trpí špatnou odolností proti únavě a korozi, což přináší vysoká rizika v korozních provozních podmínkách a vysoké náklady na ochranu proti korozi.Titanové slitinyjsou vhodné pro vrty s krátkým poloměrem s prodlouženým dosahem, hlubokomořské, ultrahlubinné a nekonvenční těžby ropy a zemního plynu.

 

 

1. Pět základních požadavků na ropné a plynové materiály

Vysoká pevnost, houževnatost a odolnost proti únavě, odolnost proti korozi vůči multimédiím, stabilita mikrostruktury při vysokých teplotách, dobrá obrobitelnost a soulad s normami API pro trubkové zboží.

 

2. Výběr materiálu slitiny titanu

Gr5:Vyvážené komplexní vlastnosti, aplikované v konvenčních vrtných trubkách, pouzdrech a obecných spojích.

Gr5 ELI:Vylepšená houževnatost, vhodná pro vysoce spolehlivé dynamické součásti.

TC11:Dobrá tepelná odolnost, používá se pro středně vysokoteplotní hlubinné nástroje, tlakové trny a spoje.

TC18:Vysokopevnostní titanová slitina se silnou torzní odolností, vhodná pro těžké bourané spoje, přesto obtížně obrobitelná.

Gr7/Gr11:Odolný proti štěrbinové korozi, pro hlubokomořská statická potrubí a těsnění spojů.

Gr2:Dobrá tažnost, ale nízká pevnost, používá se pro nízkotlaké nenosné antikorozní díly.

Principy výběru materiálu:Přijměte korozivzdorné titanové slitiny pro těžké korozní podmínky; Gr5 ELI pro servis náchylný k únavě; TC11 pro vysokoteplotní prostředí; vysokopevnostní slitiny titanu pro aplikace s vysokým zatížením a torzní odolností.

 

3. Schémata sochorů

Pro tělesa vrtných trubek se používají bezešvé extrudované titanové trubky. Zápustkově kované sochory se používají pro kritické nosné polohy, jako jsou závitové ramenové sekce a pěchované sekce. Třecí svařování je upřednostňováno pro integrální vytvoření těles trubek a spojů, aby se snížily vady svaru a zlepšila se únavová životnost.

 

 

• Špatná tepelná vodivost koncentruje teplo na řezné hrany, což způsobuje rychlé opotřebení nástroje. Na povrchových vrstvách obrobku snadno dochází k oxidaci a křehnutí, což snižuje únavovou pevnost.
• Vysoká chemická aktivita při zvýšených teplotách vede k usazování břitu a adheze nástroje, což má za následek rozměrovou nestabilitu, povrchové škrábance a poškozené profily závitů.
• Nízký modul pružnosti přináší velký efekt zpětného odpružení, což vede k vychýlení nástroje během obrábění. Rozměry závitů a vrtaných otvorů je obtížné kontrolovat.
• Náchylné k mechanickému zpevnění. Kalené vrstvy urychlují spotřebu nástroje. Nesprávné řezání může způsobit podpovrchové mikrotrhliny.
• Složitá geometrie částečně lichoběžníkových závitů pro výrobu vrtáků, jako je BHDX, spoléhá na těsnění ramen. Na profil zubu, kužel, rozteč a kvalitu povrchu jsou kladeny přísné požadavky. Zadírání závitu může způsobit selhání připojení.

 

 

1. Hrubé obrábění sochorů

Homogenizační žíhání se provádí na výkovcích a polotovarech trubek ke snížení zbytkového pnutí. Pro hrubovací obrábění je vyhrazen rovnoměrný přídavek na obrábění. Aby se zabránilo tepelnému popálení, je použito vysokotlaké chlazení a nízkorychlostní řezání. Sekundární žíhání na odlehčení pnutí se provádí po hrubém obrábění.

 

2. Dokončete soustružení vnějších kruhů a těsnících ploch

Použijte řezné nástroje ze slinutého karbidu s povlakem TiAlN. Použijte nízkou řeznou rychlost s mírnou rychlostí posuvu plus chlazení kompozitu. Pro dlouhé a tenkostěnné obrobky používejte středové podpěry pro potlačení vibrací a kontrolu upínací síly. Drsnost povrchu těsnicích ploch nesmí být větší než Ra 0,8 μm; je povoleno pouze lehké leštění.

 

3. Přesné obrábění závitů

Strojně-titanové slitiny po zpracování stárnutím v roztoku; dokončovací stroj + slitiny titanu v žíhaném stavu. Pro vrstvené soustružení s vysokotlakým chlazením použijte tvarové nástroje. Po obrábění proveďte nitridaci nebo mazání pevným filmem, aby se zabránilo zadření.

 

4. Obrábění malých průměrů a hlubokých děr

Používejte vrtání a šroubové frézování s vysokotlakým vnitřním chlazením pro odvod třísek. K úpravě rozměrů se používá vyvrtávání a vystružování. Jemně odstraňte otřepy a zamezte vysokoteplotnímu broušení.

 

5. Tepelné zpracování

Konvenční žíhání pro slitiny titanu stupně 5. Úprava stárnutím v roztoku se provádí po hrubém obrábění pro vysoce pevné provozní podmínky. Pro vysokopevnostní titan TC18: ošetření roztokem s následným kalením vodou → konečné soustružení závitů a těsnicích ploch → stárnutí při nízkých teplotách. Aby se zabránilo oxidaci a absorpci vodíku, je vyžadováno vakuové nebo vysoce čisté argonové stínění.

 

6. Povrchová úprava proti oděru

Volitelné procesy: nízkoteplotní nitridace, povlakování DLC a mazání suchým filmem. Kontrolujte teplotu zpracování, abyste zabránili zkřehnutí matrice.

 

7. Nedestruktivní testování

Normy pro ocelové vrtné trubky se přímo neuplatňují. Ultrazvukové testování (UT) těles trubek; penetrační testování (PT) nebo vířivé proudy pro kořeny závitů a ramenní zaoblení; ultrazvuková kontrola fázového pole pro třecí svarové spoje.

 

 

1.Rozměrový posun při dokončovacím obrábění

Způsobeno uvolněním zbytkového napětí. Řešení: přidat postupy pro odlehčení pnutí, snížit hloubku řezu při hrubovacím obrábění a implementovat homogenizační zpracování kovaných sochorů.

 

2. Odírání závitu a škrábance na povrchu zubů

Vzniká z vysokoteplotních nahromaděných hran a nedostatečné povrchové ochrany. Řešení: optimalizujte podmínky chlazení, použijte vrstvené soustružení a naneste povlaky proti zadření.

 

3.Křehké oxidové vrstvy na povrchu

Vyvolané nadměrnou teplotou řezání a nedostatečnou ochranou během tepelného zpracování. Řešení: přísně kontrolujte špičkovou teplotu, vyhněte se suchému řezání a přijměte vakuové tepelné zpracování.

 

4. Vysoké náklady na nástroje a nízká efektivita obrábění

Slitiny titanu nelze zpracovávat při vysokých řezných rychlostech. Řešení: optimalizace geometrie nástroje a chladicích systémů; přijmout ultrazvukové nebo kryogenní hybridní řezání pro vyvážení kvality povrchu a stability zpracování.

 

 

Ruihang, jako přímý výrobce titanových produktů, dodává suroviny optimální kvality pro vaši výrobu přesných součástek

neváhejte nás kontaktovat prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com