석유 및 가스 등급 티타늄 합금 부품의 정밀 가공을 위한 주요 요구 사항은 무엇입니까?

강철 드릴 공구는 피로와 내식성이 좋지 않아 부식성 서비스 조건에서 높은 위험과 높은 부식 방지 비용을 초래합니다.티타늄 합금단거리 확장 유정, 심해, 초심해 및 비전통적인 석유가스 개발에 적합합니다.

 

 

1. 다운홀 석유가스 재료에 대한 5가지 핵심 요구사항

고강도 인성 및 피로 저항성, 멀티미디어 내식성, 고온 미세 구조 안정성, 우수한 기계 가공성 및 API 관형 제품 표준 준수.

 

2. 티타늄 합금 소재 선택

Gr5:기존 심정 드릴 파이프, 하우징 및 일반 조인트에 적용되는 균형 잡힌 종합 특성입니다.

Gr5 ELI:인성이 향상되어 신뢰성이 높은 동적 부품에 적합합니다.

TC11:내열성이 우수하여 중-고온 심공 공구, 내압 맨드릴 및 조인트에 사용됩니다.

TC18:비틀림 저항이 강한 고강도 티타늄 합금으로, 심한 업셋 조인트에 적합하지만 가공이 어렵습니다.

Gr7/Gr11:심해 정적 파이프라인 및 씰링 조인트용으로 틈 부식에 강합니다.

Gr2:연성은 좋으나 강도가 낮아 저압의 비내력 부식방지 부품에 사용됩니다.

재료 선택 원칙:심각한 부식 조건을 위해 부식 방지 티타늄 합금을 채택하십시오. 피로에 취약한 서비스를 위한 Gr5 ELI; 고온 환경용 TC11; 고하중 및 비틀림 방지 용도를 위한 고강도 티타늄 합금.

 

3. 빌렛 계획

드릴 파이프 본체에는 이음매 없는 압출 티타늄 튜브가 채택되었습니다. 다이 단조 빌렛은 스레드 숄더 섹션 및 업셋 섹션과 같은 중요한 하중 지지 위치에 사용됩니다. 마찰용접은 튜브 본체와 조인트를 일체로 형성하여 용접 결함을 줄이고 피로 수명을 향상시키는 데 우선순위를 두고 있습니다.

 

 

• 열전도율이 낮으면 절삭날에 열이 집중되어 공구가 빠르게 마모됩니다. 가공물 표면층에 산화 및 취성이 쉽게 발생하여 피로강도가 저하됩니다.
• 고온에서 높은 화학적 활성으로 인해 구성인선과 공구 접착이 발생하여 치수 불안정, 표면 긁힘 및 나사산 프로파일 손상이 발생합니다.
• 낮은 탄성률은 큰 스프링백 효과를 가져오며 가공 중 공구 편향을 발생시킵니다. 나사산과 보링 구멍의 치수는 제어하기 어렵습니다.
• 작업 경화에 취약합니다. 강화된 레이어는 도구 소비를 가속화합니다. 부적절한 절단으로 인해 표면 아래에 미세 균열이 발생할 수 있습니다.
• BHDX와 같은 드릴 생산 부분 사다리꼴 나사산의 복잡한 형상은 숄더 씰링에 의존합니다. 치형, 테이퍼, 피치 및 표면 품질에 대한 엄격한 요구 사항이 적용됩니다. 스레드 마모로 인해 연결 오류가 발생할 수 있습니다.

 

 

1. 빌렛의 황삭가공

잔류 응력을 완화하기 위해 단조품 및 튜브 블랭크에 균질화 어닐링을 수행합니다. 거친 가공을 위해 균일한 가공 공차가 예약되어 있습니다. 열 화상을 방지하기 위해 고압 냉각 및 저속 절단이 적용됩니다. 거친 가공 후에 2차 응력 제거 어닐링이 수행됩니다.

 

2. 외부 원 및 밀봉 표면의 마무리 터닝

TiAlN 코팅 초경합금 절삭 공구를 채택하십시오. 적당한 이송 속도와 복합 냉각으로 낮은 절삭 속도를 적용합니다. 크기가 길고 벽이 얇은 작업물에는 중앙 받침대를 사용하여 진동을 억제하고 클램핑력을 제어합니다. 씰링 표면의 표면 거칠기는 Ra 0.8μm를 넘지 않아야 합니다. 가벼운 연마만 허용됩니다.

 

3. 정밀 나사 가공

용체화 처리 후의 기계-티타늄 합금; 어닐링 상태에서 마무리 기계 + 티타늄 합금. 고압 냉각을 통한 레이어 터닝을 위한 폼 도구를 사용하십시오. 마모 방지 성능을 위해 가공 후 질화 처리 또는 고막 윤활 처리를 수행합니다.

 

4. 소경 및 심공 가공

칩 배출을 위해 고압 내부 냉각 기능을 갖춘 건 드릴링 및 헬리컬 밀링을 사용합니다. 보링과 리밍은 치수를 조정하는 데 사용됩니다. 부드럽게 디버링하고 고온 연삭을 금지합니다.

 

5. 열처리

5등급 티타늄 합금에 대한 기존 어닐링. 고강도 사용 조건을 위해 황삭 가공 후 고용화 처리가 수행됩니다. TC18 고강도 티타늄의 경우: 용액 처리 후 물 담금질 → 나사산 및 밀봉 표면 마무리 → 저온 노화. 산화 및 수소 흡수를 방지하려면 진공 또는 고순도 아르곤 차폐가 필요합니다.

 

6. 표면 마모 방지 처리

선택적 공정: 저온 질화, DLC 코팅 및 건식 필름 윤활. 매트릭스 취성을 방지하기 위해 처리 온도를 제어합니다.

 

7. 비파괴 검사

강철 드릴 파이프 표준을 직접 적용해서는 안 됩니다. 튜브 본체에 대한 초음파 검사(UT) 스레드 루트 및 숄더 필렛에 대한 침투 탐상 테스트(PT) 또는 와전류 테스트; 마찰 용접 조인트에 대한 위상 배열 초음파 검사.

 

 

1. 정삭 가공 시 치수 드리프트

잔류 응력 방출로 인해 발생합니다. 솔루션: 응력 완화 절차를 추가하고, 거친 가공에서 절삭 깊이를 줄이고, 단조 빌렛에 대한 균질화 처리를 구현합니다.

 

2. 나사산 마모 및 치아 표면 긁힘

고온의 구성 모서리와 불충분한 표면 보호로 인해 발생합니다. 솔루션: 냉각 조건을 최적화하고, 다층 선삭을 채택하고, 마모 방지 코팅을 적용합니다.

 

3.표면상 취성산화막층

과도한 절삭 온도와 열처리 중 부적절한 보호로 인해 발생합니다. 해결책: 최첨단 온도를 엄격하게 제어하고, 건식 절단을 피하고, 진공 열처리를 채택합니다.

 

4. 높은 공구 비용과 낮은 가공 효율성

티타늄 합금은 높은 절삭 속도로 가공할 수 없습니다. 솔루션: 도구 형상 및 냉각 시스템을 최적화합니다. 표면 품질과 가공 안정성의 균형을 맞추기 위해 초음파 보조 또는 극저온 하이브리드 절단을 채택합니다.

 

 

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