Quali sono i requisiti chiave per la lavorazione di precisione di componenti in lega di titanio per petrolio e gas?

Gli utensili di perforazione in acciaio soffrono di scarsa resistenza alla fatica e alla corrosione, comportando rischi elevati in condizioni di servizio corrosive e costi anticorrosivi elevati.Leghe di titaniosono adatti per pozzi a corto raggio e di portata estesa, per lo sviluppo di gas petrolifero in acque profonde, ultra-profonde e non convenzionale.

 

 

1. Cinque requisiti fondamentali per i materiali di petrolio e gas di fondo pozzo

Elevata tenacità e resistenza alla fatica, resistenza alla corrosione multimediale, stabilità della microstruttura alle alte temperature, buona lavorabilità e conformità agli standard API per prodotti tubolari.

 

2. Selezione del materiale in lega di titanio

Gr5:Proprietà globali bilanciate, applicate a tubi di perforazione convenzionali per pozzi profondi, alloggiamenti e giunti generali.

Gr5ELI:Tenacità migliorata, adatta per componenti dinamici ad alta affidabilità.

TC11:Buona resistenza al calore, utilizzata per utensili per pozzi profondi a temperatura medio-alta, mandrini e giunti sotto pressione.

TC18:Lega di titanio ad alta resistenza con forte resistenza alla torsione, adatta per giunti deformati per carichi pesanti, ma difficili da lavorare.

Gr7/Gr11:Resistente alla corrosione interstiziale, per tubazioni statiche in acque profonde e giunti di sigillatura.

Gr2:Buona duttilità ma bassa resistenza, utilizzata per parti anticorrosive non portanti a bassa pressione.

Principi di selezione dei materiali:Adottare leghe di titanio resistenti alla corrosione per condizioni corrosive severe; Gr5 ELI per servizi soggetti ad affaticamento; TC11 per ambienti ad alta temperatura; leghe di titanio ad alta resistenza per applicazioni resistenti a carichi pesanti e alla torsione.

 

3. Schemi di billette

Per i corpi delle aste di perforazione vengono adottati tubi in titanio estruso senza saldatura. Le billette forgiate vengono utilizzate per posizioni di carico critiche come sezioni di spalla filettate e sezioni ribaltate. La saldatura ad attrito ha la priorità per formare integralmente corpi e giunti di tubi per ridurre i difetti di saldatura e migliorare la durata a fatica.

 

 

• Una scarsa conduttività termica concentra il calore sui taglienti, provocando una rapida usura dell'utensile. L'ossidazione e l'infragilimento si verificano facilmente sugli strati superficiali del pezzo, riducendo la resistenza alla fatica.
• L'elevata attività chimica a temperature elevate porta all'adesione del tagliente e dell'utensile, con conseguente instabilità dimensionale, graffi superficiali e profili filettati danneggiati.
• Il basso modulo elastico comporta un ampio effetto di ritorno elastico, dando origine alla deflessione dell'utensile durante la lavorazione. Le dimensioni delle filettature e dei fori noiosi sono difficili da controllare.
• Suscettibile all'incrudimento. Gli strati induriti accelerano il consumo degli utensili. Un taglio improprio può provocare microfessure nel sottosuolo.
• La geometria complessa delle filettature parzialmente trapezoidali per la produzione di punte come BHDX si basa sulla sigillatura dello spallamento. Vengono imposti requisiti severi sul profilo del dente, sulla conicità, sul passo e sulla qualità della superficie. Il grippaggio della filettatura può causare errori di connessione.

 

 

1. Lavorazione grezza di billette

La ricottura di omogeneizzazione viene eseguita su pezzi fucinati e tubi grezzi per alleviare lo stress residuo. Il sovrametallo di lavorazione uniforme è riservato alla lavorazione di sgrossatura. Vengono applicati il ​​raffreddamento ad alta pressione e il taglio a bassa velocità per prevenire ustioni termiche. La ricottura secondaria di distensione viene eseguita dopo la lavorazione di sgrossatura.

 

2. Completare la tornitura dei cerchi esterni e delle superfici di tenuta

Adottare utensili da taglio in carburo cementato con rivestimento TiAlN. Applicare una bassa velocità di taglio con una velocità di avanzamento moderata più raffreddamento del composito. Utilizzare supporti centrali per pezzi di grandi dimensioni e con pareti sottili per sopprimere le vibrazioni e controllare la forza di bloccaggio. La rugosità superficiale delle superfici di tenuta non deve essere superiore a Ra 0,8 μm; è consentita solo una lucidatura leggera.

 

3. Lavorazione di filetti di precisione

Macchina - leghe di titanio dopo trattamento di solubilizzazione; macchina di finitura + leghe di titanio allo stato ricotto. Utilizzare utensili di forma per la tornitura a strati con raffreddamento ad alta pressione. Effettuare nitrurazione o lubrificazione a film solido dopo la lavorazione per prestazioni anti-grippaggio.

 

4. Lavorazione di piccoli diametri e fori profondi

Utilizza foratura a cannone e fresatura elicoidale con raffreddamento interno ad alta pressione per l'evacuazione del truciolo. Alesatura e alesatura vengono utilizzate per regolare le dimensioni. Sbavare delicatamente e impedire la macinazione ad alta temperatura.

 

5. Trattamento termico

Ricottura convenzionale per leghe di titanio di grado 5. Il trattamento di invecchiamento della soluzione viene implementato dopo la lavorazione di sgrossatura per condizioni di servizio ad alta resistenza. Per titanio ad alta resistenza TC18: trattamento di solubilizzazione seguito da tempra in acqua → tornitura di finitura di filetti e superfici di tenuta → invecchiamento a bassa temperatura. È necessaria una schermatura sotto vuoto o con argon ad elevata purezza per evitare l'ossidazione e l'assorbimento di idrogeno.

 

6. Trattamento antigrippaggio superficiale

Processi opzionali: nitrurazione a bassa temperatura, rivestimento DLC e lubrificazione a film secco. Controllare la temperatura di lavorazione per prevenire l'infragilimento della matrice.

 

7. Prove non distruttive

Gli standard relativi alle aste di perforazione in acciaio non devono essere applicati direttamente. Test ad ultrasuoni (UT) per corpi di tubi; test con liquidi penetranti (PT) o test con correnti parassite per radici di filetti e filetti di spalla; ispezione ultrasonica a fasi per giunti saldati ad attrito.

 

 

1. Deriva dimensionale nella lavorazione di finitura

Causato dal rilascio dello stress residuo. Soluzioni: aggiungere procedure di distensione, ridurre la profondità di taglio nella lavorazione di sgrossatura e implementare un trattamento di omogeneizzazione per billette forgiate.

 

2. Secche del filo e graffi sulla superficie dei denti

Originato da bordi di riporto ad alta temperatura e protezione superficiale insufficiente. Soluzioni: ottimizzare le condizioni di raffreddamento, adottare la tornitura a strati e applicare rivestimenti antigrippaggio.

 

3. Strati di ossido fragili in fase superficiale

Indotto da una temperatura di taglio eccessiva e da una protezione inadeguata durante il trattamento termico. Soluzioni: controllare rigorosamente la temperatura del tagliente, evitare il taglio a secco e adottare il trattamento termico sotto vuoto.

 

4. Costo elevato dell'utensile e bassa efficienza di lavorazione

Le leghe di titanio non possono essere lavorate ad alte velocità di taglio. Soluzioni: ottimizzare la geometria dell'utensile e i sistemi di raffreddamento; adottare il taglio ibrido assistito da ultrasuoni o criogenico per bilanciare la qualità della superficie e la stabilità della lavorazione.

 

 

Ruihang, in qualità di produttore diretto di prodotti in titanio, fornisce materie prime di qualità ottimale per la produzione di componenti di precisione

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