Резьбовые технологии
 

Содержание:

 Предисловие

 Глава 1
 Глава 2
 Глава 3
 Глава 4
 Глава 5
 Глава 6
 Глава 7
 Глава 8
 Глава 9

 Кодификатор

 Приложения
   ГОСТ 631-80
   ГОСТ 632-80
   ГОСТ 633-80
   ГОСТ 5286-75

Глава 4. История развития инструмента и технологии для нарезания резьб нефтяного сортамента

До конца сороковых годов резьбы нефтяного сортамента нарезались в основном импортным (американским) инструментом. Это были трубо- и муфтонарезные патроны – очень сложный как в изготовлении, так и в эксплуатации резьбонарезной инструмент, состоящий более чем из полуторасот деталей, работавший на специальных (тоже американских) станках.

Собственно режущим инструментом в этих патронах были призматические (для муфт малых размеров) и круглые быстрорежущие гребенки из быстрорежущей стали.

Резьба при этом нарезалась за один проход одновременно с проточкой (или расточкой) под резьбу, для чего передняя часть профиля гребенок была специальным образом спрофилирована. Скорость резания при этом составляла 5-7 м/мин.

В конце сороковых годов воспроизводство этого инструмента было освоено отечественной инструментальной промышленностью. Это была большая и сложная работа, выполнявшаяся большой группой высококвалифицированных конструкторов и технологов. Одновременно отечественная станкостроительная промышленность освоила производство трубо- и муфтонарезных станков.

Однако уже пятидесятых годах в связи с использованием при производстве труб современных сталей и совершенствованием твердосплавного инструмента на Западе стал находить все большее применение метод многопроходного нарезания резьбы твердосплавными резьбовыми резцами и гребенками на специальных токарных полуавтоматах.

Это было связано с тем, что наряду с улучшением эксплуатационных характеристик применение этих сталей влекло за собой ухудшение обрабатываемости и возникновение проблем при нарезании резьбы. Например, обработка высокопроч­ных труб с времен­ным сопротивлением материала более 750 МПа быстрорежущим инструментом прак­тически невозможна.

Кроме того, метод нарезания резьб патронами с быстрорежущими гребенками не давал возможности стабильно получать шероховатости поверхности резьбы лучше, чем =20-40 мкм, что не соответствовало требованиям стандарта (Rz 20 мкм).

В начале шестидесятых годов для ряда трубопрокатных заводов была произведена закупка этого оборудования и инструмента, а в середине шестидеся­тых производство твердосплавных многозубых резьбовых гребенок для этого метода было начато нашей инструментальной промышленностью. Примерно в это же время станкостроители освоили производство токарных станков для обработки труб и автоматических линий по обработке муфт на трубных заводах. Скорость резания здесь со­ставляла уже 60-80 м/мин.

Следующий шаг в технологии обработки резьб нефтяного сортамента в нашей стране был совершен в конце семидесятых - середине восьмидесятых годов, когда были произведены крупные закупки современного оборудования с числовым программным управлением. На этом оборудовании работал уже инструмент следующего поколения: твердосплавные резьбовые пластины с многослойными износостойкими покрытиями. Скорости резания достигли значений 120-140 м/мин, а в отдельных случаях, (на специальном оборудовании, при применении особых марок твердого сплава) и 220-240 м/мин.

С середины восьмидесятых годов такой инструмент стал серийно выпускаться в нашей стране, постоянно совершенствуясь и приспосабливаясь к разнообразным требованиям заказчиков.

Сегодня за рубежом применяются два основных метода обработки резьб нефтяного сортамента. Во-первых, это многопроходное нарезание на станках с программным управлением, применяемое при изготовлении небольших и средних партий труб и муфт, а также при изготовлении сложных современных соединений с дополнительными уплотняющими поверхностями, с разношаговостью по левой и правой сторонам профиля и т.д. Во-вторых, это однопроходное нарезание головками, оснащенными твердосплавными резьбовыми пластинами, применяемое в массовом производстве обычных (по западным меркам) соединений, не усложненных дополнительными уплотнительными поверхностями. Во втором случае обеспечивается более высокая производительность, однако при этом приме­няется очень дорогостоящее оборудование, и этот метод применяется только очень круп­ными фирмами США, Германии и Японии.

В России и СНГ в настоящее время все трубные заводы используют метод многопроходного нарезания. Исключение составляет только Выксунский металлургический завод, где обсадные трубы большого диаметра обрабатываются за один проход на японском оборудовании.

Трубопрокатные заводы используют твердосплавные резьбовые пластины с износостойкими покрытиями. Применение этого инструмента по сравнению с твердосплавными призматическими гребенками обеспечивает ряд преимуществ:

  • повышается производительность труда за счет более высоких скоростей резания;
  • увеличивается стойкость резьбового инструмента;
  • не нужно организовывать и содержать специальные участки по переточке резьбового инструмента, оснащенные станками для электрохимической заточки.

Что касается трубных баз и различных ремонтных предприятий, то здесь в применении резьбового инструмента сегодня наблюдается большое разнообразие: от современного твердосплавного инструмента с покрытиями до самодельных резцов из быстрорежущей стали, затачиваемых токарями.

Естественно, что в последнем случае выдержать необходимые геометрические параметры практически невозможно. Следствием такого подхода является изготовление некачественных резьбовых соединений. Особенная опасность заключается в том, что при нарезании резьбы инструментом с бракованным профилем опытный токарь все равно может подогнать резьбу по калибру и сдать ее как годную. При этом геометрические параметры профиля не будут соответствовать требованиям стандарта, что приведет к нарушению герметичности соединения и может вызвать аварию. Компенсировать погрешности профиля резьбы, вызванные применением бракованного инструмента, практически невозможно. Поэтому в любом случае для обеспечения нарезания нормальной резьбы следует применять качественный резьбовой инструмент, изготовленный на специализированном предприятии.

Разумеется, выбор инструмента для резьбонарезания зависит от имеющегося в наличии оборудования. С точки зрения повышения производительности, целесообразно применение многозубого инструмента, так как он дает возможность снизить число проходов при резьбонарезании. Обычно при применении такого инструмента нарезание треугольной резьбы происходит за 3-4 прохода, а трапецеидальной – за 4-6 проходов. Однако, применение такого инструмента приводит к увеличению поперечных усилий резания, что при недостаточной жесткости станка, например, если станок старый и разболтанный, может привести к возникновению вибрации, снижению стойкости или просто поломке инструмента. В этом случае мы не только повысим расход инструмента, но и получим реальное снижение производительности за счет неоправданных потерь времени на частые переналадки. В то же время применение однозубого инструмента на оборудовании, находящемся в хорошем состоянии, будет сдерживать производительность, так как число проходов здесь по сравнению с многозубым инструментом придется увеличить в 3-4 раза.

Учитывая большое разнообразие требований к резьбонарезанию, различное состояние имеющегося у потребителей оборудования, мы предлагаем широкий номенклатурный ряд инструмента, призванный удовлетворить самые различные требования.