Schwerstangen sind wichtige Komponenten, die bei Öl- und Gasbohrungen verwendet werden, um dem Bohrstrang Gewicht und Stabilität zu verleihen. Es gibt verschiedene Arten, darunterSpiralbohrkrägen, Nichtmagnetische Bohrkrägenund Standard-Bohrkrägen. Jeder Typ verfügt über einzigartige Eigenschaften und Herstellungsverfahren.
Herstellungsprozess für Spiralbohrkrägen
1. Schmieden: Der Herstellungsprozess beginnt mit dem Schmieden von hochfesten Rohlingen aus legiertem Stahl mithilfe von Hochdruckpressen oder Hämmern in grobe Kragenformen. Durch diesen Prozess wird die Kornstruktur des Stahls ausgerichtet und seine mechanischen Eigenschaften verbessert.
2. Wärmebehandlung: Nach dem Schmieden werden sie einer Wärmebehandlung unterzogen, um ihre Festigkeit und Zähigkeit weiter zu verbessern. Dies beinhaltet typischerweise das Abschrecken und Anlassen des Stahls, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
3. Bearbeitung: Nach der Wärmebehandlung werden die Manschetten mithilfe von Dreh- und Fräsmaschinen auf ihre endgültigen Abmessungen bearbeitet. Dazu gehören das Drehen des Außendurchmessers, das Bohren des Innendurchmessers und das Schneiden von Gewinden an beiden Enden zur Verbindung mit anderen Bohrstrangkomponenten.
4. Spiralnuten: Sein charakteristisches Merkmal sind die spiralförmigen Nuten, die entlang ihrer Länge bearbeitet werden. Diese Nuten werden typischerweise mit speziellen CNC-Fräsmaschinen oder Drehmaschinen mit Spiralinterpolationsfunktionen geschnitten. Anzahl, Tiefe und Teilung der Nuten können je nach Bohranwendung individuell angepasst werden.
5. Oberflächenbehandlungen: Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und des Korrosionsschutzes können Spiralmanschetten Oberflächenbehandlungen wie Aufpanzerung oder Beschichtung unterzogen werden. Beim Auftragschweißen werden verschleißfeste Materialien wie Wolframkarbid durch Schweißverfahren auf stark beanspruchte Bereiche aufgetragen. Alternativ können Beschichtungen wie thermisch gespritztes Karbid oder Verchromung auf die Oberfläche aufgebracht werden.
Herstellungsverfahren für nichtmagnetische Bohrmanschetten
1. Materialauswahl: NMDCs bestehen aus nichtmagnetischen Legierungen, die eine geringe magnetische Permeabilität aufweisen. Zu den gängigen Materialien gehören austenitische Edelstähle wie 304L, 316L oder speziell für diese Anwendung entwickelte proprietäre Sorten. Diese Legierungen enthalten einen hohen Anteil an Nickel und Chrom, was zu ihren nichtmagnetischen Eigenschaften beiträgt.
2. Schmieden: Ähnlich wie Spiralmanschetten werden NMDCs mithilfe von Hochdruckpressen oder Hämmern aus Legierungsknüppeln geschmiedet. Allerdings muss der Schmiedeprozess sorgfältig kontrolliert werden, um die austenitische Mikrostruktur aufrechtzuerhalten und die Bildung magnetischer Phasen wie Ferrit oder Martensit zu vermeiden.
3. Lösungsglühen: Nach dem Schmieden werden NMDCs einem Lösungsglühen unterzogen, einem Wärmebehandlungsprozess, der alle magnetischen Phasen auflöst und eine vollständig austenitische Mikrostruktur gewährleistet. Dabei werden die Kragen typischerweise auf etwa 1050-1150 Grad erhitzt und dann schnell abgekühlt, um die Bildung magnetischer Phasen zu verhindern.
4. Bearbeitung: NMDCs werden wie Standard-Bohrkrägen mithilfe von Dreh- und Fräsmaschinen auf ihre Endabmessungen bearbeitet. Es muss jedoch besonders darauf geachtet werden, dass während der Bearbeitung keine magnetischen Verunreinigungen entstehen. Dies kann die Verwendung von nicht magnetischen Werkzeugen und Vorrichtungen sowie die häufige Reinigung und Entmagnetisierung von Komponenten erfordern.
5. Qualitätskontrolle: Es werden strenge Qualitätskontrollmaßnahmen durchgeführt, um die nichtmagnetischen Eigenschaften von NMDCs sicherzustellen. Dazu gehört die Prüfung der magnetischen Permeabilität mit Spezialgeräten, um sicherzustellen, dass die Halsbänder die erforderlichen nichtmagnetischen Spezifikationen erfüllen. Alle Halsbänder, deren magnetische Eigenschaften über dem akzeptablen Schwellenwert liegen, werden abgelehnt.
Herstellungsprozess für Standard-Bohrkragen
1. Schmieden: Wie spiralförmige und nichtmagnetische Schwerstangen wird es mit Hochdruckpressen oder Hämmern aus hochfesten legierten Stahlknüppeln geschmiedet. Durch den Schmiedeprozess entsteht ein starkes, homogenes Material mit verbesserten mechanischen Eigenschaften.
2. Wärmebehandlung: Nach dem Schmieden werden die Ringe einer Wärmebehandlung unterzogen, um ihre Festigkeit und Zähigkeit zu erhöhen. Dazu gehört typischerweise das Abschrecken und Anlassen des Stahls, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften wie hohe Streckgrenze und Schlagzähigkeit zu erreichen.
3. Bearbeitung: Standardmanschetten werden auf Dreh- und Fräsmaschinen auf ihr Endmaß bearbeitet. Dazu gehören das Drehen des Außendurchmessers, das Bohren des Innendurchmessers und das Schneiden von Gewinden an beiden Enden zur Verbindung mit anderen Bohrstrangkomponenten. Es kann auch zusätzlichen Bearbeitungsvorgängen unterzogen werden, beispielsweise der Herstellung von Verschleißpolstern oder Werkzeugverbindungskästen und Stiftverbindungen.
4. Oberflächenbehandlungen: Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und des Korrosionsschutzes können Standardmanschetten ähnlichen Oberflächenbehandlungen unterzogen werden wie Spiralmanschetten. Dies kann das Aufpanzern stark beanspruchter Bereiche durch Schweißverfahren oder das Aufbringen von Schutzbeschichtungen wie thermisch gespritztem Karbid oder Verchromung umfassen.
5. Inspektion und Qualitätskontrolle: Es durchläuft gründliche Inspektions- und Qualitätskontrollprozesse, um sicherzustellen, dass es die erforderlichen Spezifikationen erfüllt. Dazu gehören Maßprüfungen, Methoden der zerstörungsfreien Prüfung (NDT) wie Ultraschallprüfung oder Magnetpulverprüfung sowie mechanische Eigenschaftsprüfungen zur Überprüfung der Festigkeit und Zähigkeit des Stahls.
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