改進(jìn)鉆桿管體淬火機(jī)噴嘴 提高生產(chǎn)換道效率

劉 聰，支鵬鵬，馬韋華

（渤海石油裝備制造有限公司鉆井裝備公司科技質(zhì)量中心，河北滄州 062658）

0 引言

渤海裝備鉆井裝備公司生產(chǎn)線以鉆桿管體產(chǎn)品為主，不同規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)，熱處理生產(chǎn)線都要有或大或小的調(diào)整，稱之為生產(chǎn)換道。其中淬火機(jī)噴嘴與鉆桿管體的中心對中找正耗費(fèi)淬火機(jī)換道時間最多。為提高淬火機(jī)生產(chǎn)換道效率，對淬火機(jī)噴嘴進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，縮短了換道時間，有效增加了生產(chǎn)時間，取得了良好的效果。

1 鉆桿整體淬火機(jī)及淬火工藝

鉆桿管體是一種比較特殊的鋼管產(chǎn)品，通常采用低合金鋼或合金鋼制造，在鉆桿管體兩端的加厚區(qū)，其壁厚比管體標(biāo)稱壁厚增加100%左右，壁厚增加造成產(chǎn)品淬火后管端直線度不易控制，內(nèi)孔的變徑也導(dǎo)致內(nèi)噴水流線變化致使管端熱處理后偏心不理想。鉆桿管體淬火機(jī)見圖1。

圖1 鉆桿管體淬火機(jī)

在鉆桿管體淬火技術(shù)和淬火設(shè)備的發(fā)展、完善過程中，國內(nèi)外各公司淬火方式各有不同。日本鋼管淬火有全長內(nèi)冷的工藝，國內(nèi)有的采用淬火環(huán)的局部連續(xù)冷卻，有的傾向于采用內(nèi)冷+外冷。渤海裝備鉆井裝備淬火機(jī)采用內(nèi)冷+外冷的技術(shù)工藝，管體接料方式上采用整體升降旋轉(zhuǎn)裝置代替了斯惠頓裝置，其優(yōu)勢在于大大節(jié)省了管體接料到淬火的時間。

2 淬火機(jī)改進(jìn)內(nèi)容

為提高生產(chǎn)換道的效率，公司組織生產(chǎn)技術(shù)人員對現(xiàn)場工藝、設(shè)備、崗位人員操作等進(jìn)行研究，按照人、機(jī)、料、法、環(huán)的方式對整個過程進(jìn)行了討論與分析，針對生產(chǎn)過程中主要存在管體中心尋找困難的問題提出了3 個主要改進(jìn)方向。

2.1 噴嘴增加擋片

噴嘴在調(diào)整時，需要將管體和噴嘴貼在一起進(jìn)行測量比較中心是否一致。淬火機(jī)設(shè)備廠家也沒有噴嘴與管體中心找正的專用工具，僅憑板尺目視等來查看噴嘴與管體兩側(cè)縫隙是否均勻來判斷。噴嘴口徑明顯小于管體內(nèi)徑，當(dāng)其緊貼在一起時，噴嘴與管體外徑有20～40 mm 寬縫隙，這樣造成對中沒有基準(zhǔn)測量，現(xiàn)場的找正全評崗位人員目測。

技術(shù)人員對噴嘴的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在噴嘴出水端添加了一個圓形擋片，利用該擋片與管體實(shí)現(xiàn)對中。擋片的外徑設(shè)計(jì)與相應(yīng)規(guī)格的管體外徑一致，這樣對中只需要查看擋片邊緣與管體外圓是否一致，能夠快速確認(rèn)管體中心與噴嘴中心一致找正。

2.2 噴嘴分段加工、現(xiàn)場焊接

噴嘴原來采用外協(xié)方加工焊接，現(xiàn)場直接采用噴嘴成品，這種方案存在噴嘴曲面精度不高、吹口與入水口偏移量難把握的缺點(diǎn)。改進(jìn)了噴嘴的加工工藝，采用如下方案：

（1）噴嘴分解成法蘭、噴嘴曲面、端部擋片等組件（圖2），然后在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行焊接。

圖2 噴嘴組件

（2）焊接時先將擋片點(diǎn)焊在管體一端，將法蘭居中緊固于淬火機(jī)三通上，將噴嘴曲面的兩端點(diǎn)焊在擋片和法蘭上，最后整體取下焊接牢固。

現(xiàn)場采用這種方案后，噴嘴成品質(zhì)量有了明顯提高，裝配后的形狀能夠很好的符合現(xiàn)場使用。

2.3 法蘭連接改進(jìn)為長爪密封板連接

淬火機(jī)上的噴嘴是焊接結(jié)構(gòu)，本身粗加工，焊接控制再好也存在組裝的時候調(diào)整找正的問題，其他廠家均采用在連接法蘭上加大螺栓孔或者開橢圓槽等方式來調(diào)整，這些方式的弊端在于調(diào)整難度比較大、范圍比較窄，每次都需要鉗工敲敲打打調(diào)整，浪費(fèi)時間比較多。為此重新設(shè)計(jì)采用了一種新的連接方式。

該方式利用長爪密封板代替螺栓孔，調(diào)整范圍由原來3～5 mm 增加至10～15 mm。噴嘴結(jié)構(gòu)通過增加圓形擋片、更改連接方式，再重新設(shè)計(jì)噴嘴法蘭結(jié)構(gòu)（圖3），該整體結(jié)構(gòu)獲得了國家實(shí)用新型專利。

圖3 噴嘴法蘭結(jié)構(gòu)改進(jìn)

該噴嘴包括擋片、水平管段、噴嘴曲面和密封板，水平管與擋片焊接固定，另一端與內(nèi)噴嘴的出水口焊接固定，密封板與內(nèi)噴嘴的入水口焊接固定，法蘭與進(jìn)水管采用螺栓固定，法蘭與進(jìn)水管之間有密封板，密封板外側(cè)有4 個外凸長爪，長爪密封板的長爪分布在法蘭的螺栓孔之間，使噴嘴對中調(diào)節(jié)范圍增加，并實(shí)現(xiàn)噴嘴在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，便于調(diào)節(jié)噴嘴的對中性，在操作過程中，只需松開法蘭的螺母，旋轉(zhuǎn)長爪密封板即可，比傳統(tǒng)增大螺栓孔、開橢圓槽方式更加的方便快捷。

3 淬火機(jī)改進(jìn)后效果

經(jīng)過對噴嘴結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，并對崗位人員進(jìn)行了培訓(xùn)，經(jīng)過現(xiàn)場使用淬火機(jī)收到良好效果，噴嘴換道的時間明顯縮短，直接提高了淬火機(jī)的換道效率，縮短了熱處理生產(chǎn)換道的時間，增加了有效生產(chǎn)工作時間。鉆桿管體產(chǎn)品的各項(xiàng)機(jī)械性能參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)及客戶要求，金相組織為回火索氏體，管體晶粒度能夠達(dá)到9級，淬火機(jī)的改進(jìn)很好的滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求。