改進鉆桿管體淬火機噴嘴 提高生產換道效率

劉 聰，支鵬鵬，馬韋華

（渤海石油裝備制造有限公司鉆井裝備公司科技質量中心，河北滄州 062658）

0 引言

渤海裝備鉆井裝備公司生產線以鉆桿管體產品為主，不同規格產品的生產，熱處理生產線都要有或大或小的調整，稱之為生產換道。其中淬火機噴嘴與鉆桿管體的中心對中找正耗費淬火機換道時間最多。為提高淬火機生產換道效率，對淬火機噴嘴進行設備改進，縮短了換道時間，有效增加了生產時間，取得了良好的效果。

1 鉆桿整體淬火機及淬火工藝

鉆桿管體是一種比較特殊的鋼管產品，通常采用低合金鋼或合金鋼制造，在鉆桿管體兩端的加厚區，其壁厚比管體標稱壁厚增加100%左右，壁厚增加造成產品淬火后管端直線度不易控制，內孔的變徑也導致內噴水流線變化致使管端熱處理后偏心不理想。鉆桿管體淬火機見圖1。

圖1 鉆桿管體淬火機

在鉆桿管體淬火技術和淬火設備的發展、完善過程中，國內外各公司淬火方式各有不同。日本鋼管淬火有全長內冷的工藝，國內有的采用淬火環的局部連續冷卻，有的傾向于采用內冷+外冷。渤海裝備鉆井裝備淬火機采用內冷+外冷的技術工藝，管體接料方式上采用整體升降旋轉裝置代替了斯惠頓裝置，其優勢在于大大節省了管體接料到淬火的時間。

2 淬火機改進內容

為提高生產換道的效率，公司組織生產技術人員對現場工藝、設備、崗位人員操作等進行研究，按照人、機、料、法、環的方式對整個過程進行了討論與分析，針對生產過程中主要存在管體中心尋找困難的問題提出了3 個主要改進方向。

2.1 噴嘴增加擋片

噴嘴在調整時，需要將管體和噴嘴貼在一起進行測量比較中心是否一致。淬火機設備廠家也沒有噴嘴與管體中心找正的專用工具，僅憑板尺目視等來查看噴嘴與管體兩側縫隙是否均勻來判斷。噴嘴口徑明顯小于管體內徑，當其緊貼在一起時，噴嘴與管體外徑有20～40 mm 寬縫隙，這樣造成對中沒有基準測量，現場的找正全評崗位人員目測。

技術人員對噴嘴的結構進行了改進，在噴嘴出水端添加了一個圓形擋片，利用該擋片與管體實現對中。擋片的外徑設計與相應規格的管體外徑一致，這樣對中只需要查看擋片邊緣與管體外圓是否一致，能夠快速確認管體中心與噴嘴中心一致找正。

2.2 噴嘴分段加工、現場焊接

噴嘴原來采用外協方加工焊接，現場直接采用噴嘴成品，這種方案存在噴嘴曲面精度不高、吹口與入水口偏移量難把握的缺點。改進了噴嘴的加工工藝，采用如下方案：

（1）噴嘴分解成法蘭、噴嘴曲面、端部擋片等組件（圖2），然后在生產現場進行焊接。

圖2 噴嘴組件

（2）焊接時先將擋片點焊在管體一端，將法蘭居中緊固于淬火機三通上，將噴嘴曲面的兩端點焊在擋片和法蘭上，最后整體取下焊接牢固。

現場采用這種方案后，噴嘴成品質量有了明顯提高，裝配后的形狀能夠很好的符合現場使用。

2.3 法蘭連接改進為長爪密封板連接

淬火機上的噴嘴是焊接結構，本身粗加工，焊接控制再好也存在組裝的時候調整找正的問題，其他廠家均采用在連接法蘭上加大螺栓孔或者開橢圓槽等方式來調整，這些方式的弊端在于調整難度比較大、范圍比較窄，每次都需要鉗工敲敲打打調整，浪費時間比較多。為此重新設計采用了一種新的連接方式。

該方式利用長爪密封板代替螺栓孔，調整范圍由原來3～5 mm 增加至10～15 mm。噴嘴結構通過增加圓形擋片、更改連接方式，再重新設計噴嘴法蘭結構（圖3），該整體結構獲得了國家實用新型專利。

圖3 噴嘴法蘭結構改進

該噴嘴包括擋片、水平管段、噴嘴曲面和密封板，水平管與擋片焊接固定，另一端與內噴嘴的出水口焊接固定，密封板與內噴嘴的入水口焊接固定，法蘭與進水管采用螺栓固定，法蘭與進水管之間有密封板，密封板外側有4 個外凸長爪，長爪密封板的長爪分布在法蘭的螺栓孔之間，使噴嘴對中調節范圍增加，并實現噴嘴在平面內轉動，便于調節噴嘴的對中性，在操作過程中，只需松開法蘭的螺母，旋轉長爪密封板即可，比傳統增大螺栓孔、開橢圓槽方式更加的方便快捷。

3 淬火機改進后效果

經過對噴嘴結構的改進，并對崗位人員進行了培訓，經過現場使用淬火機收到良好效果，噴嘴換道的時間明顯縮短，直接提高了淬火機的換道效率，縮短了熱處理生產換道的時間，增加了有效生產工作時間。鉆桿管體產品的各項機械性能參數符合標準及客戶要求，金相組織為回火索氏體，管體晶粒度能夠達到9級，淬火機的改進很好的滿足了標準要求。