彭建軍，周雅娣，童楠楠，王 巍，何彥輝，任 勇，吳鵬飛，李洪臣

（1.中國石油寶雞石油鋼管有限責任公司，陜西 寶雞 721008；2.陜西重型汽車有限公司，西安 710200）

油套管管端螺紋的加工質量不僅與螺紋車絲工藝相關，也與管端螺紋材質、類型等有直接的關系。同時，車削過程中鐵屑的形成狀態(tài)及斷屑能力的不同，會導致車削過程中存在纏繞現象，尤其在管端螺紋扒皮、車絲、圓弧、倒角、密封面的處理細節(jié)中，會存在大量長條或細小的鐵屑，均會影響管端螺紋質量，導致加工效率低下。本研究分析了P110鋼級Φ139.7 mm×9.17 mm規(guī)格BJC-II特殊螺紋加工工藝、斷屑及鐵屑的處理方式，并結合實際生產中遇到的問題，提出了相應的解決措施，以期為提升管端螺紋加工效率和產品質量提供參考。

1 管端螺紋車絲機加工工藝

1.1 管端螺紋加工

以P110鋼級Φ139.7 mm×9.17 mm規(guī)格BJC-II特殊螺紋的加工為例，管端車絲機在螺紋加工時，因毛坯管端面存在一定的切斜，需首先進行管端車削，以達到定位基準的要求。管端的扒皮（或扒光）及車絲采用跟進式加工方法，即一前一后兩把刀同時加工，管端扒皮按照螺紋的錐度方向進行初加工，上通道為精車扒皮刀，下通道為粗車扒皮刀，二者同步車削，減少一次車削量過大的問題；車絲采用跟進式加工，能減少螺紋車削整體加工時間，也能避免因管端車絲扒皮（或扒光）后螺紋加工余量過大導致的打刀或豎紋情況。圖1為管端螺紋車絲機加工刀具安裝示意圖。

圖1 管端車絲加工刀具安裝示意圖

端面的車削在扒皮遠離端面后開始，端面的車削量一般保持在2～3 mm，根據管端情況可縮減至1～2 mm。因端面的車削量較少，時間較短，可利用扒皮（或扒光）加工過程的時間實現端面的車削，以提升整體的加工效率。在螺紋加工完成后，開始進行圓弧、密封面及去毛刺的加工處理。

1.2 管端螺紋加工后處理

在管端螺紋加工過程中，螺紋首扣、消失扣、不完整螺紋部分均會產生一定的毛刺。去除螺紋首扣毛刺一般采用刮除或鏟扣等機械加工的方法；對于消失扣、不完整螺紋部分一般采用打磨方式進行毛刺及黑皮扣的清除。

2 管端螺紋加工常見問題及處理

2.1 端面刀桿損壞

在管端螺紋加工過程中，管坯端面不平整或存在積削瘤，都會造成端面刀磨損或打刀，若發(fā)現不及時會損壞端面刀桿并加速內支撐脹圈磨損。因此，上料時需要對管端有明顯缺陷的毛坯管進行離線處理或做明顯標記，以便于管端車絲人員辨識。若無法實現離線處理作業(yè)可在管端車絲機前翻料臺架安裝攝像頭，以便崗位人員及時發(fā)現，避免不必要的故障停機。

將端面刀桿易磨損和易損壞的刀夾部分設計為分體鑲嵌式，結構如圖2所示。分體刀桿可有效提升整體刀桿的使用壽命，降低故障處理時間，也便于不同刀片的整合安裝，以實現不同的車削方案。

圖2 分體式刀桿結構示意圖

2.2 脹圈磨損及損壞

在加工過程中，管端進入設備內部定位后，內支撐伸入管端內部，依靠脹圈對管內進行封堵，杜絕管內殘留過多切削液。當管端存在端面不平、內翻邊、毛刺及氧化皮過多等現象時，脹圈易造成過度磨損及損壞。對管端端面存在明顯缺陷或缺欠的管子進行離線處理或做標記，是避免脹圈非正常損壞的最直接方法。脹圈的材料及硬度的合理選擇，有利于避免及降低脹圈的磨損。另外，對脹圈入口外形角度進行改造（如圖3 所示），可有效降低脹圈的非正常消耗及損壞。

圖3 脹圈改型前后對比

2.3 加工效率不匹配

以P110 鋼級Φ139.7 mm×9.17 mm 規(guī)格LC 螺紋加工為例，目前管加工生產線的加工速度保持在36～40 s/根，各工序的加工切削時間見表1。提效方案主要依靠優(yōu)化程序、調整主軸啟停時間及夾送機構的運行速度來實現。

表1 單根螺紋加工各工序加工切削時間

優(yōu)化程序是通過減少加工程序中的空刀步驟，縮短走刀行程；優(yōu)化主軸啟停時間是通過對主軸速度環(huán)進行優(yōu)化，將主軸啟停控制在最佳時間；優(yōu)化輔機臺架進給速度是通過調整夾送輥的參數來實現鋼管快速對齊，鋼管在設備自動運行模式下的速度控制過程可分為加速、恒速、減速、緩沖、對齊，一般通過調節(jié)加減速、進管速度以及進管距離3個參數來實現設備穩(wěn)定高效運行。夾送機構調整一般通過增大夾送輥尺寸、提升夾送輥硬度來提高夾送過程的穩(wěn)定性。

2.4 常見加工缺陷的處理

2.4.1 黑皮扣的檢查處理

當外螺紋黑皮扣較多時，首先對輔機臺架壓輥、托輥、標高進行檢查；其次檢查外定心彈簧是否正常，確保外定心伸出時，外定心臂桿全部進入臂桿套筒內，外定心輥輪是否正常壓緊鋼管表面；再觀察卡爪夾緊時管頭是否有下落現象（可進行外定心延時調整）。內支撐頭擺動亦會導致管端偏心，繼而出現黑皮扣，這種情況可對內支撐進行更換或對內支撐精度進行檢查，同時檢查內支撐脹圈脹開時，是否撐起管端內壁，管端與內支撐旋轉是否同步，有無相對運動；來料管端外徑偏小、管端直度超差、橢圓度超差等原因造成的黑皮扣可通過修改錐度等工藝參數進行調整，但通常無法完全消除。

2.4.2 顫紋的檢查處理

當顫紋出現時，首先檢查前后卡爪是否虛夾，當卡爪牙釘磨損嚴重時，應及時更換，確?？ㄗA持穩(wěn)定；鋼管在輔機臺架上跳動嚴重，則對臺架托輥、壓輥進行檢查，對輔機標高進行檢查；螺紋刀吃刀量過大也是顫紋產生的常見因素，可通過減少精車刀具吃刀量進行調試解決；因刀桿、刀具松動，絲杠、皮帶等傳動鏈上存在較大間隙，導致加工工藝剛性不足的情況，可打表檢查傳動誤差并通過調整消隙機構來解決；針對來料管端彎曲、橢圓度超差、局部存在內應力的情況，可通過增加車削次數減小車削余量來消除顫紋。

2.4.3 “白脖子”的檢查處理

“白脖子”通常是因半成品加厚端橢圓度超差或加厚外徑過大造成，在加厚油管的車絲過程中，使用集成式刀桿完成外螺紋加工后，螺紋刀沿錐線退刀時，扒皮刀仍會對加厚端外徑超差的部分進行車削，從而出現“白脖子”現象，一般可通過墊高螺紋刀具、增大扒皮刀與梳刀的相對位置來解決，或通過嚴控加厚工藝來解決。

2.4.4 毛刺及倒角的處理

加工過程外倒角毛刺較多，外倒角光潔度較差，除通過加工參數設置與刀補值修正等常規(guī)解決方法外，可通過改進毛刺刀具的刀刃強度、涂層及斷屑槽型來提升外倒角的加工質量，降低螺紋檢驗崗位打磨頻次。

3 斷屑常見問題處理

在螺紋車削加工時，因管坯規(guī)格不同，材質、硬度、韌性等存在差異，同種加工切削規(guī)范下產生的鐵屑形狀也存在一定的差異，鐵屑多為團狀、帶狀。在生產過程中，因加工過程斷屑效果較差，不可避免地造成人工鉤拉鐵屑頻次增多，影響生產效率。SEW 管坯經過熱處理后，鐵屑韌性高，易纏繞，出屑口易堆積，鐵屑通過排屑機排鏈時容易回卷于排鏈底部，造成卡滯。

3.1 提升加工過程的斷屑效果

在常規(guī)API油套管加工時，主要通過在易纏鐵屑的工序增大切削余量分配、增大進給量、降低主軸轉速的方式使鐵屑不易卷曲。針對SEW套管材質韌性高、不規(guī)則纏繞的問題，可通過加高斷屑器尺寸或在斷屑器上增加卷屑槽來解決纏屑、打刀問題。在特殊扣加工中，根據刀臺機構可在刀塔旁加裝萬向噴頭對纏繞在產品上的鐵屑進行二次高壓吹掃。

3.2 避免排屑機出口鐵屑回卷

鐵屑在排屑機出屑口易纏繞及堆積，造成了鐵屑回卷現象的發(fā)生，回卷后會造成排屑機卡滯，需要排屑機反向旋轉將鐵屑團吐出，以防排屑機鏈板損壞。除崗位人員定期對排屑機出口鐵屑進行清理外，也可在排屑機出口增加鐵屑防回卷裝置，即在排屑機下端安裝插齒裝置將鐵屑鏟掉，或在鏈板出口中上端部位安裝刮板對鐵屑進行刮除，鐵屑防回卷裝置如圖4所示。

圖4 鐵屑防回卷裝置

3.3 對排屑機出口鐵屑粉碎

管體車絲機每8 h 可產生約900 kg 鐵屑，團狀鐵屑空間占比大，每班需要更換一次鐵屑斗，給現場鐵屑的存儲、吊運等帶來不便，也造成了人力、物力的浪費。通過在排屑機出口安裝鐵屑粉碎機，可有效改善存儲、吊運方面的壓力，提升設備的運轉效率。同時，粉碎后的鐵屑回收價格每噸提升至少100 元，單次拉運量可增加2～6 倍，運輸費用大幅降低。另外，鐵屑粉碎可使堆放區(qū)存儲空間充分利用，地面油污減少，環(huán)境得到改善。

4 結 論

（1）管端螺紋車絲加工程序設計時，通過優(yōu)化走刀路徑、合理利用通道，能夠提升產品加工效率。

（2）合理選擇斷屑方式，提升設備的整體斷屑效果，增加鐵屑防回卷裝置，減少人員勾拉鐵屑等造成的不必要設備停機，能夠有效提升設備的整體生產效率。

（3）排屑機增加鐵屑粉碎機，可有效地改善存儲、吊運、運輸方面的壓力，提升設備的運轉效率，提升副產品的回收價格及倒運成本。