[發明專利]一種-60℃極地鉆機用游車大鉤整體鍛造鉤筒的制造方法

在審

• 申請號: 201710201061.8
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN108655665A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 李書旭;趙旭平;張正芳;程傳靜;軒少華;劉洪澤;趙志周;程靜遠;劉亞許
• 申請（專利權）人: 南陽二機石油裝備集團股份有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;E21B19/04
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種?60℃極地鉆機用游車大鉤整體鍛造鉤筒及其制造方法：鍛造鉤筒，上部為四方體，四方體上設有銷孔，下部為圓柱體，圓柱體上設有墊板及銷孔，中間圓錐過渡，內部為階梯通孔，制造方法包括：（1）鍛造：毛坯預先經過鐓粗和拔長，然后在模具內鐓粗、沖孔，穿芯軸在V型砧內拔長，在平砧上鍛成四方體，最后在模具內校正成形。（2）熱處理：鍛后正火，粗加工后正常調質，然后亞溫淬火+高溫回火。與現有技術相比，本發明制造的鉤筒缺陷少、低溫韌性好、無損探傷合格率高、體積質量小、生產效率高，同時與原鑄造結構具有互換性，質量等級符合美國石油學會API Spec 8C規范的PSL2級，滿足?60℃極地環境的使用要求。

技術領域

本發明涉及石油鉆機制造領域，具體涉及一種用于提升井下鉆柱、鉆具、水龍頭等的游車大鉤零部件設計和制造。

背景技術

游車大鉤是鉆機主載荷路徑上的關鍵部件，其作用是懸掛水龍頭、提升鉆柱和鉆具、起升井架和底座。游車大鉤制造標準執行美國石油學會API Spec 8C規范，此規范對提升系統提出了很高的要求，不但要求強度足以保證安全系數在2.0～3.0之間，而且主承載件的低溫沖擊功Akv（-20℃）≥42J，極地環境溫度在-45～-60℃，要求Akv（-60℃）≥27J。游車大鉤上的關鍵零件鉤筒更是承受著全部工作載荷。鉤筒因為形狀特殊、壁厚較大，按現有結構鍛造難度很大。目前國內外用于制造游車大鉤鉤筒的方法主要是重力鑄造，材質為ZG25CrNiMoA或類似鋼種，產品質量等級大多為PSL1級。

現有鑄造的鉤筒主要存在以下問題：鑄造缺陷多（熱裂、氣孔、夾雜物、縮松等）、、無損探傷合格率低、低溫沖擊功不能滿足-60℃要求、延遲缺陷多等，難以滿足API Spec 8C規范中PSL2級的質量要求。且鑄件表面為了滿足無損檢測和噴涂需要，整體人工打磨，效率低，勞動量非常大。目前因為鑄造零件的原因，還沒有適用-60℃極地環境下的PSL2級的石油鉆機游車大鉤。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種游車大鉤鉤筒及其制造方法，鉤筒的設計滿足API Spec 8C要求，并且能與鑄件鉤筒互換，其制造方法為隨形鍛造，在整個零件承載方向上保證完整的鍛造紋理，質量等級符合API Spec 8C中PSL2級的要求，并能適用于-60℃極地環境。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：設計一種鉤筒，上部為四方體，下部為圓柱體，圓柱體上焊接墊板，中間圓錐過渡，內部為階梯通孔；所述上部四方體上有兩個第一銷孔，用于與游車側板的連接；所述階梯通孔用于安裝鉤桿、緩沖彈簧套裝、承載軸承及旋轉定位縮緊裝置；所述墊板上有第二銷孔，用于安裝制動裝置。關于所述鉤筒的制造工藝包括以下步驟：

1）鍛造：選用中碳鉻鉬合金鋼材料，圓鋼下料，采用天然氣加熱，加熱溫度1250℃，3-8噸電液錘整體鍛造。毛坯預先經過鐓粗和拔長，然后在模具內鐓粗、沖孔，穿芯軸在V型砧內拔長，在平砧上鍛成四方體，最后在模具內校正成形。始鍛溫度1220℃，終鍛溫度850℃。鍛造比不小于3，鍛后緩冷。

2）熱處理：采用電阻爐加熱，鍛后正火AC3+50～70℃空冷；粗加工后淬火AC3以上30～50℃保溫，采用PAG淬火介質冷卻；再回火580±20℃ 保溫后空冷；亞溫淬火AC1+30～50℃保溫，PAG淬火介質冷卻；再回火520～600℃保溫后空冷。

3）熱處理后進行力學性能、沖擊韌性（-20℃、-45℃和-60℃）試驗，試驗方法執行ASTMA370。

4）精加工成活后鍛件經過UT和MT檢測, 按ASTM E709和ASTM A388標準檢測，驗收標準符合API 8C的PSL2質量等級。