[實用新型]采用摩擦焊連接的油井管端面結構

有效

• 申請號: 200920209216.3
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN201486479U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 袁鵬斌;王勇
• 申請（專利權）人: 上海海隆石油管材研究所
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/02
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本實用新型涉及一種采用摩擦焊連接的油井管端面結構。

背景技術

油氣田的鉆井作業中，油井管，如鉆桿、接頭等通常采用摩擦焊連接，而摩擦焊連接過程中，兩個連接件的端面一般為兩個垂直的平面。

這種焊接方法有如下缺點：①由于焊合面為平面，在焊合面附近，金屬流線垂直于張應力方向，對焊接接頭的力學性能不利。特別是在低溫條件下，鉆桿使用過程中此焊接面易成為最薄弱的面；②在環境腐蝕條件下，焊接熱影響區的強度低谷處易成為危險截面；從而焊接熱影響區的使用壽命制約著油井管的使用壽命。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種采用摩擦焊連接的油井管端面結構，采用本端面結構通過摩擦焊連接的油井管克服了垂直平面連接的缺陷，增大了焊合面積，提高了焊縫性能，延長了油井管的使用壽命。

為解決上述技術問題，本實用新型采用摩擦焊連接的油井管端面結構，焊接的油井管端面沿軸向設有若干圓錐面，兩件油井管焊接端面的若干圓錐面方向匹配。

上述油井管端面至少設有一個圓錐面。

上述圓錐面可以是三個，第一圓錐面自油井管外徑向油井管軸心，第一圓錐面與油井管圓周面夾角大于等于2度、小于等于178度，第二圓錐面自第一圓錐面至油井管端面，第三圓錐面自第二圓錐面至油井管內徑，第二圓錐面與油井管圓周面夾角大于等于0度、小于等于180度，第三圓錐面與油井管圓周面夾角大于等于2度、小于等于178度，且三個圓錐面與油井管圓周面的夾角不能同時為90度，第二圓錐面的垂直高度大于等于0、小于等于油井管壁厚。

由于本實用新型采用摩擦焊連接的油井管端面結構采用了上述技術方案，即在油井管端面沿軸向設有若干圓錐面，兩件油井管焊接端面的若干圓錐面方向匹配。采用本端面結構通過摩擦焊連接的油井管克服了垂直平面連接的缺陷，增大了焊合面積，提高了焊縫性能，延長了油井管的使用壽命。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明：

圖1為本實用新型采用摩擦焊連接的油井管端面結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型采用摩擦焊連接的油井管端面結構，焊接的油井管1端面沿軸向設有若干圓錐面2、3和4，兩件油井管焊接端面的若干圓錐面方向匹配。

上述油井管端面1至少設有一個圓錐面。

上述圓錐面是三個，第一圓錐面2自油井管1外徑向油井管1軸心，第一圓錐面2與油井管1圓周面夾角B大于等于2度、小于等于178度，第二圓錐面3自第一圓錐面2至油井管1端面，第三圓錐面4自第二圓錐面3至油井管1內徑，第二圓錐面3與油井管1圓周面夾角A大于等于0度、小于等于180度，第三圓錐面4與油井管1圓周面夾角C大于等于2度、小于等于178度，且三個圓錐面與油井管1圓周面的夾角A、B和C不能同時為90度，第二圓錐面3的垂直高度h大于等于0、小于等于油井管壁厚H。

本實用新型是將現行的平面摩擦焊接改為圓錐面摩擦焊接，使得焊合面不再是二維的平面，而是一個三維的錐面或更復雜的立體結構，這樣增大了焊合面積，提高了焊縫性能，改變了焊縫區的金屬流線分布，使焊縫區的金屬流線不再垂直于張應力方向，提高了焊縫區的力學、化學性能。

需焊接的油井管端面加工成本端面結構，采用美國MTI公司的400BX慣性摩擦焊機焊接油井管端面，焊接參數為RPM＝700～800r/min，PSI＝1500～1700lb/in²。焊后按照傳統工藝進行焊縫區調質處理；性能測試表明，圓錐面摩擦焊的焊縫低溫沖擊性能明顯優于常規摩擦焊接的焊縫。在-60℃下，圓錐面摩擦焊的焊縫沖擊功可達60焦耳，而常規摩擦焊接的焊縫沖擊功只有20焦耳左右，沖擊功為在沖擊試驗中，試樣變形和斷裂所消耗的功。

本實用新型中，兩個待焊端面的形狀不必完全匹配。且待焊端面的形狀可根據需要進行適當變換，待焊端面也可引入縱剖面為弧形的結構。