[发明专利]一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统

说明书

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，公开了一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统，根据设备的位移差来测量拉伸率，在无拉伸力的条件下记录主动钳口位置，逐渐增加液压缸压力，钳口移动后位置与原始位置的差再除以两钳口距离，得拉伸率；最大负载通过管体断裂时液压缸的最大压力计算。减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料，也减少了因钳口夹持损坏的管体，节省管体材料29.71％，废料占比由40％降低至14％，省去了更换设备配件时间1.5小时，节约设备成本765.8万元，使原有的4人操作减少到1人，节约人工成本75％。

技术领域

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域.，尤其涉及一种铝合金钻杆矫直及全尺寸负载检测系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：目前，石油及勘探行业使用的铝合金钻杆基本上是从俄罗斯、美国、日本等国家购买，国内对于铝合金钻杆的研制还处于初始阶段，管体在线处理及检测设备的研制更是刚刚起步。由于铝合金钻杆使用条件复杂、环境恶劣、稳定性要求高，因此对管体尺寸、性能、装配后产品的全尺寸检测要求非常严格，在生产时需要对管体进行拉伸矫直，在装配后需要对管体进行最大负载检测，现有额定负载500吨的拉伸机价格约为1019万元。

为保证铝合金钻杆的尺寸及高强度，需要在线拉伸矫直后离线淬火，淬火之后再次拉伸矫直，每次拉伸矫直时，由于现有通用拉伸机压板与管体均为线接触，接触面少，管体在拉伸矫直时容易脱离钳口，需要反复多次拉伸，而管体在多次夹持后容易变形、断裂，变形区域在淬火及锯切定尺前需要切掉，这就增加了管体的生产成本。以直径为168mm，长度为5.8m的标准外加厚钻杆为例，其壁厚为11mm，内径为146mm，外加厚直径为185mm，每次拉伸钳口夹持的长度为500mm，变形区长度至少100mm，因此每次拉伸后需要切掉1.2m，在锯切定尺前需要切掉2.4m，为保证有足够的锯切长度，5.8m的标准钻杆，其坯料长度至少要5.8m+2.4m＝8.2m，每根坯料的重量为170.66kg，切掉的重量为(185*185-146*146)*3.14/4*2.4*0.00278＝67.61kg，即废料占比为67.61/170.66*100％≈40％。

为保证装配后钻杆的整体强度，每批需要对一根装配后的全尺寸钻杆进行最大负载检测，即夹持两端钢接头进行反向拉伸，直至管体断裂，而现有拉伸机不能直接夹持钢接头，需要制作辅助工装，由于负载较大，辅助工装的重量相对较重，需要四个人配合装配，装配及拆卸时间至少要1.5小时，人工成本高，耗时长。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)铝合金钻杆没有专用的拉伸、检测设备，只能使用通用的拉伸机，而现有通用拉伸机价格约为1019万元，并且不适合铝合金钻杆的生产及检测，需要制作辅助工装，辅助工装的装配、拆卸需要四个人进行配合操作，拆卸时间至少要1.5小时，设备成本、人工成本高，耗时长；

(2)现有设备在生产时造成的材料浪费比较高，废料占总材料的40％，增加了生产成本。

解决上述技术问题的难度和意义：

由于铝合金钻杆在线处理及检测设备的研制刚刚起步，目前还没有成熟的制造方案，只能根据检验要求来设计，并且需要在实际的应用下进行改进，以达到方便、实用、高效的目的，而目前国内批量生产铝合金钻杆的企业只有一家，具有实际使用经验的就更少，这无疑增加了检测设备设计、制造、改进的难度。

本系统与现有通用的拉伸设备相比，在设备造价上可减少75.1％的资金投入，而且减少了矫直时两端添加支撑块的步骤及材料，也减少了因钳口夹持损坏的管体，节省管体材料29.71％，废料占比由40％降低至14％，省去了更换设备配件时间1.5小时，使原有的4人操作减少到1人，节约人工成本75％，在提高生产效率、成品率的同时，降低了生产成本，从而进一步降低了产品的综合成本。