RU2361058C2 - Method of fabrication of pump bars - Google Patents
Method of fabrication of pump bars Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361058C2 RU2361058C2 RU2007129857/03A RU2007129857A RU2361058C2 RU 2361058 C2 RU2361058 C2 RU 2361058C2 RU 2007129857/03 A RU2007129857/03 A RU 2007129857/03A RU 2007129857 A RU2007129857 A RU 2007129857A RU 2361058 C2 RU2361058 C2 RU 2361058C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- bar
- hardening
- surface layer
- sucker rods
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 abstract 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 abstract 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к технологии изготовления насосных штанг, используемых для передачи движения в составе колонны насосных штанг от наземного привода к скважинному штанговому насосу, работающих в условиях циклически изменяющихся нагрузок и подвергающихся дополнительному воздействию агрессивных сред (минерализованная пластовая вода, растворенные в нефти коррозионно-активные газы и др.), усиливающему усталостные явления в материале насосных штанг и приводящему к их усталостно-коррозионному разрушению.The invention relates to oil production, in particular to a technology for manufacturing sucker rods used to transmit movement in the string of sucker rods from a ground drive to a borehole sucker pump operating under cyclically changing loads and subjected to additional exposure to aggressive environments (mineralized formation water dissolved in oil corrosive gases, etc.), enhancing fatigue phenomena in the material of sucker rods and leading to their fatigue-corrosion destruction.
Существуют способы изготовления насосных штанг по ГОСТ 13877-96 и ГОСТ Р 51161-2002, включающие в себя использование цельной горячекатаной круглой заготовки, на концах которой горячей ковкой высаживают головки, после чего накатывают резьбу.There are methods for the manufacture of sucker rods according to GOST 13877-96 and GOST R 51161-2002, which include the use of a one-piece hot-rolled round billet, at the ends of which heads are planted by hot forging, and then threads are rolled.
В указанных способах изготовления насосных штанг упрочнение тела насосной штанги осуществляют за счет поверхностной закалки тела насосной штанги.In these methods for manufacturing sucker rods, the hardening of the sucker rod body is carried out by surface hardening of the sucker rod body.
Другим способом упрочнения поверхности тела насосной штанги в целях уменьшения возможности образования первичных усталостных трещин является повышение качества обработки ее поверхности и наклеп.Another way of hardening the surface of the body of the pump rod in order to reduce the possibility of the formation of primary fatigue cracks is to improve the quality of processing of its surface and hardening.
Наиболее близким является способ изготовления насосных штанг по ТУ 3665-029-00217515-06 ОАО «Очерский машиностроительный завод», включающий нагрев концов заготовки круглого проката под штамповку головок насосной штанги, штамповку головок насосной штанги, термообработку и правку насосной штанги, упрочнение резьбы насосной штанги накаткой, упрочнение поверхности зарезьбовой канавки обкатыванием, упрочнение поверхностного слоя тела насосной штанги дробеструйной обработкой (наклеп). При этих видах обработки достигается также повышенное качество обработки поверхности. При этом в поверхностном слое возникают сжимающие остаточные напряжения, препятствующие усталостному разрыхлению поверхности и возникновению первичных усталостных трещин.The closest is a method of manufacturing sucker rods according to TU 3665-029-00217515-06 of Ochersky Machine-Building Plant OJSC, which includes heating the ends of a round billet for stamping the heads of the sucker rod, stamping the heads of the sucker rod, heat treating and straightening the sucker rod, hardening the threads of the sucker rod knurling, hardening the surface of the threaded grooves by rolling in, hardening the surface layer of the body of the pump rod by shot peening (hardening). With these types of processing, an improved surface finish is also achieved. In this case, compressive residual stresses appear in the surface layer, which prevent the fatigue loosening of the surface and the occurrence of primary fatigue cracks.
Недостатками вышеперечисленных способов изготовления насосных штанг является то, что применяемые способы упрочнения тела насосной штанги (поверхностная закалка, дробеструйная обработка) не позволяют достичь желаемого уровня упрочнения тела насосной штанги (Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 1. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Машиностроение, 1977. - 623 с., Кравчук B.C., Абу Айаш Юсеф, Кравчук Л.В. Опiр деформуванню та руйнуванню поверхнево-змiщнених деталей машин i елементiв конструкцiй (Сопротивление деформированию и разрушению поверхностно-упрочненных деталей машин и элементов конструкций): Монографiя. - Одеса: Астропринт, 2000. - 160 с.).The disadvantages of the above methods for the manufacture of sucker rods is that the applied methods of hardening the body of the sucker rod (surface hardening, shot peening) do not allow to achieve the desired level of hardening of the body of the sucker rod (P. Orlov. Fundamentals of design. Reference and methodical manual in 3 books Book 1. Edition 2, revised and revised M., Mechanical Engineering, 1977. - 623 p., Kravchuk BC, Abu Ayash Yussef, Kravchuk L.V. Opir deforming and tearing down surface-repaired machine parts i design element (resistance globalization and destruction of surface-hardened machine parts and structural elements): Monograph. - Odessa: Astroprint, 2000. - 160 p.).
Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления насосной штанги, повышающего усталостно-коррозионную прочность тела насосной штанги за счет повышения уровня сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое тела насосной штанги после наклепа.An object of the invention is to develop a method for manufacturing a sucker rod that increases the fatigue-corrosion strength of the sucker rod body by increasing the level of compressive residual stresses in the surface layer of the sucker rod body after hardening.
Поставленная задача решается способом изготовления насосных штанг, включающим нагрев концов заготовки круглого проката под штамповку головок насосной штанги, штамповку головок насосной штанги, термообработку насосной штанги и последующую правку тела насосной штанги в горячем состоянии, накатывание резьбы насосной штанги, обкатывание поверхности зарезьбовой канавки и упрочнение поверхностного слоя тела насосной штанги.The problem is solved by a method of manufacturing sucker rods, including heating the ends of the round billet for stamping the heads of the sucker rod, stamping the heads of the sucker rod, heat treatment of the sucker rod and subsequent dressing of the body of the sucker rod in the hot state, rolling the threads of the sucker rod, wrapping the surface of the groove groove and hardening the body layer of the sucker rod.
Новым является, что упрочнение поверхностного слоя тела насосной штанги осуществляют наклепом в предварительно напряженном состоянии в направлении воздействующих на штангу при эксплуатации продольной и/или крутящей рабочих нагрузок.It is new that hardening of the surface layer of the body of the pump rod is carried out riveting in a prestressed state in the direction of the longitudinal and / or torque working loads acting on the rod during operation.
Способ изготовления насосных штанг по предлагаемому методу содержит следующие операции.A method of manufacturing sucker rods according to the proposed method contains the following operations.
Нагревают оба конца заготовки круглого проката. Штампуют головки насосной штанги. Затем для выравнивания структуры металла и снятия внутренних напряжений выполняют процедуры термообработки и правки насосной штанги в горячем состоянии, выполняют накатку резьб головок и обкатывание поверхностей зарезьбовых канавок насосной штанги.Both ends of the round billet are heated. Stamp the head of the pump rod. Then, to smooth the metal structure and relieve internal stresses, heat treatment and straightening of the pump rod in the hot state are carried out, the threads of the heads are rolled and the surfaces of the threaded grooves of the pump rod are rolled.
Упрочение поверхностного слоя тела насосной штанги выполняют наклепом известными методами (например, дробеструйной обработкой или накатыванием) в предварительно напряженном в направлении воздействия рабочих нагрузок (например, натянутом/сжатом и/или закрученном - см. стр.590 Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов. М.: ФГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2003. - 816 с.) состоянии в пределах упругих деформаций или упруго-пластических деформаций при уровне напряжений, на 20…30% превышающем предел текучести материала.Hardening of the surface layer of the body of the pump rod is carried out riveting by known methods (for example, by shot peening or rolling) in prestressed in the direction of the impact of work loads (for example, stretched / compressed and / or twisted - see page 590 Mishchenko I.T. Borehole oil production : Textbook for high schools.M .: FSUE Publishing House "Oil and Gas" Russian State University of Oil and Gas named after IM Gubkin, 2003. - 816 p.) State within the limits of elastic deformations or elasto-plastic deformations at a stress level , 20 ... 30% higher than the yield strength material.
Одним из путей снижения обрывности насосных штанг является повышение сопротивляемости материала поверхности тела насосной штанги к возникновению усталостных трещин.One of the ways to reduce the breakage of sucker rods is to increase the resistance of the material of the surface of the body of the sucker rod to the occurrence of fatigue cracks.
В настоящее время наиболее доступным и производительным методом снижения скорости зарождения и развития усталостно-коррозионных трещин является создание в поверхностном слое тела насосной штанги остаточных напряжений сжатия, упрочняющих поверхностный слой.Currently, the most affordable and productive method of reducing the rate of nucleation and development of fatigue-corrosion cracks is the creation of residual compressive stresses in the surface layer of the pump rod body, reinforcing the surface layer.
Из тех же источников известно, что в конструкционных сталях первичные усталостные трещины возникают в слое малой толщины от 0,05 до 0,20 мм, в то время как повышающие сопротивляемость разрушению значительные по величине остаточные напряжения (до 700 МПа) можно создать в слое от 0,5 до 1,0 мм.From the same sources it is known that in structural steels primary fatigue cracks occur in a layer of small thickness from 0.05 to 0.20 mm, while significant residual stresses (up to 700 MPa) that increase fracture resistance can be created in a layer of 0.5 to 1.0 mm.
Для насосной штанги применяются следующие способы создания остаточных напряжений сжатия в поверхностном слое ее тела:For the sucker rod, the following methods are used to create residual compressive stresses in the surface layer of her body:
- поверхностная закалка;- surface hardening;
- заневоливание (пластическое деформирование тела насосной штанги путем ее растяжения, скручивания или последовательным воздействием растяжения и скручивания нагрузками, превышающими предел текучести материала на 20-30%);- gouging (plastic deformation of the body of the pump rod by stretching, twisting, or the sequential effect of stretching and twisting by loads exceeding the yield strength of the material by 20-30%);
- наклеп (например, дробеструйная обработка).- hardening (e.g. shot blasting).
Из тех же источников известно, что дробеструйный наклеп и заневоливание повышают долговечность элементов конструкций примерно в 2 раза.From the same sources it is known that bead peening and regrowing increase the durability of structural elements by about 2 times.
Но наилучшие результаты дает наклеп в предварительно напряженном состоянии (наклеп в состоянии заневоливания или сообщения телу упругих деформаций в направлении воздействия рабочих нагрузок), который может дополнительно повысить долговечность на 20…30%.But the best results are obtained by hardening in a prestressed state (hardening in a state of numbing or imparting elastic deformations to the body in the direction of working loads), which can further increase the durability by 20 ... 30%.
Наклеп в предварительно напряженном состоянии представляет собой сочетание упрочнения перегрузкой с наклепом. При этом способе деталь нагружают нагрузкой того же направления, что и рабочая, вызывая в материале упругие или упруго-пластические деформации. Поверхностные слои металла, подвергающиеся действию наиболее высоких напряжений растяжения или сдвига, подвергают наклепу (например, накаткой, алмазным выглаживанием, дробеструйной обработкой). После снятия нагрузки в поверхностном слое возникают остаточные напряжения сжатия, гораздо более высокие, чем при действии только заневоливания или только наклепа.Hardening in pre-stressed state is a combination of overload hardening and hardening. With this method, the part is loaded with a load in the same direction as the working one, causing elastic or elastic-plastic deformations in the material. The surface layers of the metal exposed to the highest tensile or shear stresses are subjected to hardening (for example, knurling, diamond smoothing, shot blasting). After removal of the load, residual compressive stresses appear in the surface layer, much higher than under the action of only covering or hardening.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления насосных штанг позволяет решить задачу повышения усталостно-коррозионной прочности тела насосной штанги за счет повышения уровня остаточных сжимающих напряжений в поверхностных слоях тела насосной штанги и улучшения качества обработки ее поверхности, и дополнительно повысить ее долговечность на 20…30%.Thus, the proposed method for manufacturing sucker rods allows us to solve the problem of increasing the fatigue-corrosion strength of the sucker rod body by increasing the level of residual compressive stresses in the surface layers of the sucker rod body and improving the quality of its surface treatment, and further increase its durability by 20 ... 30%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129857/03A RU2361058C2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Method of fabrication of pump bars |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007129857/03A RU2361058C2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Method of fabrication of pump bars |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007129857A RU2007129857A (en) | 2009-02-10 |
| RU2361058C2 true RU2361058C2 (en) | 2009-07-10 |
Family
ID=40546438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007129857/03A RU2361058C2 (en) | 2007-08-03 | 2007-08-03 | Method of fabrication of pump bars |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361058C2 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923469A (en) * | 1972-09-01 | 1975-12-02 | Corod Mfg Ltd | One-fold unitary steel sucker rod string |
| SU1315490A1 (en) * | 1984-04-09 | 1987-06-07 | Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола | Method for hardening workpieces |
| SU1421780A1 (en) * | 1987-03-27 | 1988-09-07 | Институт черной металлургии | Strip treating process |
| SU1708882A1 (en) * | 1988-10-05 | 1992-01-30 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Method and apparatus for pipe hardening |
| RU2069119C1 (en) * | 1994-06-02 | 1996-11-20 | Семенов Владислав Владимирович | Method of manufacturing pump rods |
| RU2119858C1 (en) * | 1997-08-07 | 1998-10-10 | Открытое акционерное общество "Уральская промышленная компания нефтяного машиностроения" | Method of making pump rods |
| EP1517759B1 (en) * | 2002-06-28 | 2007-05-02 | Weatherford Canada Partnership | Method of manufacturing continuous sucker rod |
-
2007
- 2007-08-03 RU RU2007129857/03A patent/RU2361058C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923469A (en) * | 1972-09-01 | 1975-12-02 | Corod Mfg Ltd | One-fold unitary steel sucker rod string |
| SU1315490A1 (en) * | 1984-04-09 | 1987-06-07 | Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола | Method for hardening workpieces |
| SU1421780A1 (en) * | 1987-03-27 | 1988-09-07 | Институт черной металлургии | Strip treating process |
| SU1708882A1 (en) * | 1988-10-05 | 1992-01-30 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Method and apparatus for pipe hardening |
| RU2069119C1 (en) * | 1994-06-02 | 1996-11-20 | Семенов Владислав Владимирович | Method of manufacturing pump rods |
| RU2119858C1 (en) * | 1997-08-07 | 1998-10-10 | Открытое акционерное общество "Уральская промышленная компания нефтяного машиностроения" | Method of making pump rods |
| EP1517759B1 (en) * | 2002-06-28 | 2007-05-02 | Weatherford Canada Partnership | Method of manufacturing continuous sucker rod |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007129857A (en) | 2009-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160130679A1 (en) | Post Machining Multi-Step Material Working Treatment of Fluid End Housing | |
| JP6246761B2 (en) | Manufacturing method of steel member for machine structure | |
| WO2011107848A4 (en) | Improved reinforcing bar and method for manufacturing the same | |
| WO2021004080A1 (en) | Structural fatigue strength design method based on strength field | |
| JP4151053B2 (en) | Method for producing high-strength, high-toughness cementitious material | |
| DE69521138T2 (en) | TREATMENT OF PRESSURE TANKS | |
| RU2361058C2 (en) | Method of fabrication of pump bars | |
| KR100676333B1 (en) | Method for improving the strength of cold worked part by ultrasonic impact treatment and metal products with high fracture toughness and fatigue strength | |
| AT392802B (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF TUBE-SHAPED CORROSION-RESISTANT BODY-BODIES, IN PARTICULAR NON-MAGNETIZABLE HEAVY RODS FROM AUSTENITIC STEELS | |
| RU2449878C2 (en) | Method of machining | |
| US4100782A (en) | Shot peening process | |
| JPH0124848B2 (en) | ||
| EP0035091A1 (en) | Process for producing tension-crack corrosion-resistant non magnetizable drill collars of austenitic steels, and apparatus for carrying out this process | |
| RU2082590C1 (en) | Device for strengthening of long-cut materials | |
| MXPA06006768A (en) | Cold-rolled fixing screw comprising a self-tapping thread. | |
| RU2376443C1 (en) | Pump bar manufacturing method | |
| CN1959059A (en) | Sucker rod in super II level | |
| DE29914802U1 (en) | High-strength, corrosion-resistant shaft | |
| CN113053472A (en) | PVA fiber cement-based composite material laminated plate and curvature ductility calculation method | |
| Kobelev | Elastic-plastic work-hardening deformation under combined bending and torsion and residual stresses in helical springs | |
| KR100230882B1 (en) | High strength steel parts and method of making | |
| RU2502573C1 (en) | Method of making high-strength various-diameter wire reinforcements | |
| SU1447645A1 (en) | Method of hardening tubular shafts | |
| Nieoczym et al. | Fatigue strength of screw joints at loading variable | |
| Kobelev | Analytical Model for Simulation of Forming Process & Residual Stresses in Helical Springs-- Part 1 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160804 |