卡瓦的加工與檢驗

韓張驊 馮進

摘 要：卡瓦在油氣田的生產過程中有著重要的作用，它用來卡住并懸掛下井的鉆桿、鉆鋌、動力鉆具、套管等管柱。在這個過程中，主要是靠卡瓦牙對管柱的咬合來抱緊管柱。文章主要介紹卡瓦如何加工才能保證牙型的尖銳性以及如何檢驗卡瓦的合格性。

關鍵詞：卡瓦牙；尖銳性；加工；檢驗

中圖分類號：TD42 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）01-0105-02

Abstract： Slips play an important role in the production process of oil and gas fields. They are used to clip and hang the string of drill pipe， drill collar， power drill tool， casing and so on. In this process， the main way to tighten the string is the clenching of the slip insert to the pipe string. This paper mainly introduces how to process slips in order to ensure the sharpness of the slip inserts and how to check the qualification of slips.

Keywords： slip insert； sharpness； processing； examination

引言

卡瓦是鉆井作業時不可缺少的井口工具，國外在起下鉆作業中使用卡瓦已經很普遍，卡瓦已經按照不同規格和不同載荷形成了系列。在使用過程中，卡瓦牙對管柱的咬合力至關重要。對此，卡瓦牙必須保證牙型的尖銳。

1 卡瓦的主要特征

如圖1所示，該產品屬于薄壁件系列，產品內外都有精細部位，內孔齒狀部位需保留尖角，外圓錐體上有環形淺槽多處，尺寸要求精準而細密，四周有螺紋側孔，加工時易受徑向作用力，最終產品需均分成四份，因裝配時需要保證配合精度要求產品變形量極低，產品分割后各個模塊之間有相互關系，檢驗復雜。

2 卡瓦主要加工步驟

毛坯檢驗合格后，夾持一側兼顧總長車端面；車外圓至卡爪；車內孔直通。掉頭裝夾內孔，校正夾緊；保證總長車端面；車外圓接通；保證尺寸和半錐角，車圓錐面；保證尺寸，在圓錐面加工每英寸n牙的圓環形槽；保證尺寸車槽；砂外圓槽光潔度；臥加使用分度裝置，分度頭上夾持一塊定位板，以此板為基準裝夾零件使大頭朝外。工作臺轉動10°，轉動分度頭在正確位置依次加工大頭斜面上的斜孔，保證中心圓尺寸，锪平底孔，斜孔加工完畢后分度頭回零點，工作臺先回零點。工作臺轉動90°，依次在合適位置加工側孔。使用如圖2所示的工裝，保證內孔尺寸，車內孔螺紋，倒角；調頭，倒角；注意保護牙型。

3 卡瓦檢測

3.1 檢驗工具

表面光潔度標準試塊；最小50X的投影儀（目前道閥采用沖擊試樣缺口投影儀加自制R角模塊來解決）；Repro 橡膠或牙膜膏或尺寸穩定的成型材料；光學影像儀；各種規格的螺紋塞規；硬度銼刀；表面硬度文件（僅用于參考）；用于尺寸檢驗的千分尺、卡尺，螺紋規等。

3.2 目視檢驗

根據規范和質量計劃的要求對所有的表面進行目視檢驗。特別是下面列出的項目：

（1）卡瓦座的表面光潔度；

（2）通道孔和螺紋孔無毛刺；

（3）卡瓦內孔中的卡瓦牙保留銳邊；

（4）卡瓦的外圓平面的表面光潔度；

（5）切割后的翹曲檢查-當把卡瓦懸掛器芯軸放入時，與切割后的卡瓦中心應沒有接觸。具體做法：按照通徑規工藝要求制作相對應的套管，將切割后的卡瓦片與之貼合，縫隙可采用塞尺檢測，要求縫隙要在0.25mm以上；

（6）外徑表面的檢查可通過表面光潔度對比塊完成；

（7）對于組件，應進行100%的目視檢驗。

3.3 尺寸檢驗

應對卡瓦進行100%的尺寸檢驗。檢驗結果應根據實測值進行記錄。直徑尺寸應在切割前進行檢驗。滲碳前，應對圖紙上要求的所有外形、尺寸以及特殊要求進行檢驗，包括牙型、外徑、內徑和卡瓦牙的邊緣（保持銳邊）都應進行檢驗。卡瓦牙采用影像儀和投影儀結合的方式來檢測。在清洗干凈的卡瓦上貼好牙膜膏，每片牙膜應包含至少6個牙。對產品進行切片并在光學影像儀上對內外卡瓦牙的角度，牙距，牙高，R角等等尺寸進行檢測。驗證鋒利銳邊（當牙尖R角小于0.001 in 時）。在放大倍數50倍的投影儀上做出三條放大倍數50倍R角以及邊線（0.0005；0.001；0.0015）用于對比，如圖3所示。

3.4 裝配檢驗

驗證切割件的方向性（卡瓦牙的定位和匹配）；驗證所有切割件的配對序列號（卡瓦、卡瓦座和壓環）；驗證卡瓦定位螺釘和導向銷的安裝是否正確。導向銷不能伸到內孔的卡瓦牙中或超出懸掛器的外圓；當去除定位螺釘后，每瓣卡瓦應能上下自由移動；驗證所有零件的正確套管尺寸并根據裝配圖正確裝配；驗證卡瓦按要求進行防銹。注意：卡瓦在任何情況下都不能噴砂，防止鋒利銳邊受損。

4 滲碳要求

滲碳前，應能清晰地識別基體的材料（如8620、1018、1020等）；需要氣體滲碳處理的零件應是干凈的，表面應無任何影響滲碳效果的異物存在。零件應在滲碳前完成精加工和標識。硬化深度：應按ASTM E384最新版確定硬化深度，硬化層深度要求為0.76～1.27mm。硬化深度是指零件表面以下硬度達到50HRC或等效硬度的最大深度。

根據ASTM E18標準，滲碳后硬化硬度等效為58～62HRC。應通過試塊對已滲碳處理的零件進行驗證。檢測結果應提交給質量部門進行審核和批準。測試結果應包括滲碳的工藝參數（包括時間、溫度、碳勢、滲碳后的回火和冷卻等）。試塊的檢測結果將會代表那些與試塊經過相同滲碳處理（即產品的工藝參數與試塊的工藝參數相同）的產品的性能。零件的循環時間、溫度和其它參數應根據零件所要求硬化深度及硬度來選定，循環參數與試塊工藝評定的參數差別應符合以下要求：溫度不能超過+25？塒（14℃），時間不能超過+5分鐘。如表1所示。

5 結束語

每塊卡瓦都必須嚴格按照工藝要求生產并檢驗，卡瓦的合格性嚴重影響井口生產的安全性。

參考文獻：

[1]SY 5049-91.鉆井卡瓦[S].

[2]JBT6927-4993.卡瓦[S].

[3]實用機械加工工藝手冊[M].