石油钻井平台爬升装置重要零部件——下箱体的模具设计及锻造工艺

石油钻井平台爬升装置重要零部件——下箱体的模具设计及锻造工艺

吴鸿丽

韶关市中机重工股份有限公司广东韶关512000

摘要：下箱体——是石油钻井平台上爬升装置的重要零部件。由于单重大，形状复杂，故多采用铸件。在爬升装置中由于对高强度等性能的要求，其它零部件都采用锻件，只有下箱体是铸件。因此，下箱体是整个爬升装置中最早损坏的部件。是爬升装置的短板。为了解决这一问题。设计一套锻模具，用锻制的工艺方法生产出下箱体。取代铸件下箱体。本文就是针对这一工艺过程进行阐述。

Importantpartsofclimbingequipmentforoildrillingplatform:diedesignandforgingprocessoflowertank:lowertankisanimportantpartofclimbingdeviceonoildrillingplatform.Becauseofthesinglemajor,complexshape,sotheuseofcastings.Intheclimbingdevice,duetothehighstrengthandotherperformancerequirements,otherpartsareusedforgings,onlythelowerboxiscasting.Therefore,thelowercaseistheearliestdamagedpartoftheentireclimbingdevice.It'sashortboardforaclimbingdevice.Inordertosolvethisproblem.Designasetofforgingdietoproducethelowerboxbyforgingprocess.Replacethebottomboxofcasting.Thisarticleisaimedatthisprocessofelaboration.

一、问题的提出

下箱体是海上石油钻井平台升降爬升系统装置的重要零部件。由于单重大，形状复杂，故多采用铸件。经过几年的；‘实践证明，下箱体是爬升装置中最早损坏的零件，主要原因如下：

A.铸件机械性能低。（见对比表）

B.铸件有气孔，隐患大。

C.爬升装置中只有下箱体是铸件，性能差，下箱体的早期失效。造成整个爬升装置寿命低，过早下线。

二、解决办法

将铸件下箱体改成锻件下箱体。考虑到下箱体单重大，形状复杂等因素。设计出一套辅助锻造模具。在4000吨压机上锻制出下箱体零件。

三、实施工装，工艺

1.工装模具设计

根据金属变形机流向，设计出一组辅助工装模具图：

1.图一，下箱体（粗车）

2.图二，下箱体终锻合模图

3.图三，下箱体预锻模图

4.图四，下箱体斜坡成形冲头图

5.图五，下箱体终锻模图

6.图六，下箱体掐腰环

7.图七，下箱体冲缸冲头

8.图八，下箱体冲头

2.锻造下箱体工艺流程图

（1）

2.锻制下箱体工艺

A加热工艺

将原料出炉锻打装入炉中，650℃，850℃保温后，1240℃保温4小时。

B.锻打工艺

使用4000吨压机锻打。始锻温度1240℃，终锻温度850℃，第一火放入预锻模，压出“T”字型毛坯，并压出φ960上部斜坡回炉。

第二火.将掐腰环模具放入终锻模具中待用，将坯料毛坯（如图4-2如图4-3）小头向上放在大平砧上的斜坡冲头正上方，将终锻模连同掐腰环模具一起从上方套在锻造毛坯上，并用一漏盘（φ980/φ550×280）

将终锻模及掐腰环压平，终锻模具压制与大平砧齐。拿掉漏盘后，压平毛坯上部与终端模齐平，确保坯料充满型腔，退模,退斜坡冲头，从工件上部开始冲缸。Φ280~4300，冲缸后，掐腰环掉落，锻件完成。

C机加工热处理，检验

热处理后，取本体试样进行性能检验，其结果如下：

由此可见，锻件下箱体的性能要比铸件高的多，尤其是最重要的—20℃冲击，要高过5倍。

结论

1.锻造下箱体的机械性能远高于铸造下箱体的性能。

2.锻造下箱体的内在质量好,紧密无气孔缺陷，无使用隐患。

3.由于锻造下箱体替换了铸造下箱体，整个爬升装置寿命提高了，短板问题解决了。服役期就相对更长久。

4.锻造下箱体，成本与铸造下箱体的成本相近，替换之后，爬升装置的信价比更高了，收益的效果也更加显著。