專利名稱：采用摩擦焊連接的油井管端面結構的制作方法
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(yè)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(huán)境腐蝕條件下，焊接熱影響區(qū)的強度低谷處易成為危險截面； 從而焊接熱影響區(qū)的使用壽命制約著油井管的使用壽命。
發(fā)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O 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。
以下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l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l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。[0012] 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(xiàn)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(qū)的金屬流線分布，使焊縫區(qū)的金屬流線不再垂直于張應力方向，提高了焊 縫區(qū)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(shù)為RPM = 700 800r/min， PSI = 1500 17001b/in2。焊后 按照傳統(tǒng)工藝進行焊縫區(qū)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(yōu)于常規(guī)摩擦焊接的焊縫。在-e(rc下，圓錐面摩擦焊的焊縫沖擊功可達60焦耳，而常規(guī) 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(jù)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。
權利要求一種采用摩擦焊連接的油井管端面結構，其特征在于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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的采用摩擦焊連接的油井管端面結構，其特征在于所述油井管端面至少設有一個圓錐面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的采用摩擦焊連接的油井管端面結構，其特征在于所述圓錐面是三個，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。
專利摘要本實用新型公開了一種采用摩擦焊連接的油井管端面結構，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。
文檔編號E21B17/02GK201486479SQ20092020921
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者王勇, 袁鵬斌 申請人:上海海隆石油管材研究所