深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环制造技术

本实用新型专利技术提供了一种深海石油钻采设备用的钛连接密封环，包括圆环状的环体，环体的中心孔为圆周表面，沿所述环体的外圆表面圆周方向依次具有圆环状的凸台、平台、斜端面和平端面，所述内圆周表面可根据用户要求加工螺纹，来连接输油管或在其它设备上使用。本实用新型专利技术的实测抗拉强度为565MPa、屈服强度460MPa、延伸率25.2％、断面收缩率44％，技术性能显著提高。它能满足1000～3000m深或更深的深海使用可靠地使用，可承受巨大的深海压力和油气输送压力的需要，也可提高钻采设备的使用寿命和开采效率，还可避免腐蚀破损漏油对海洋环境的污染。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于有色金属加工
，涉及钛金属加工，具体涉及一种深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环。
技术介绍
从最近十几年来全球大型油气田的发现情况看，60%?70%的新增石油储量均源自海洋，其中深海中发现的储量大概占45%?50%。因此，深海已成为全世界油气田储量接替的主要区域。单以深海来看，全世界的深海油气储量超过2000亿吨，其中石油占到60%?70%，天然气占到10%?20%。因此人类已经将目标从近海投向远海，然而深海勘探与开采技术需要挑战人类科技的极限，各国开始争夺深海油气资源，我国也将目光瞄准深海油气田的开发。深海油气田的钻采开发需要大量高精尖的深水作业装备，但我国目前的装备水平还比较低。在深海钻探开采油气，即使有万分之一的事故概率，受深海地质条件的限制，以人为的力量很难在短时间内寻找到最有效的解决途径。因此，深海石油的钻探、开采或输送设备(简称“钻采设备”)的工作环境严酷，其长寿命，高可靠性尤其重要。目前，在石油钻采行业中，深海石油钻采设备大多采用钢制(包括不锈钢)的法兰盘对接并用螺栓连接或采用复杂的连接组件(简称“组件”)来连接两段输油管道，其安装或更换工作繁琐，其安装后组件的内应力不均匀。因此，钢制的组件通常在1000m?3000m深海里使用时，由于耐海水腐蚀能力差，存在着使用寿命短的缺点，易诱发断裂、破损漏油或设备无法工作的事故。如果钢制连接密封组件发生腐蚀就必须更换或维修，而钻采设备处于深海往往不易维修或更换，所以随着深海石油钻采向更深深度发展，特别是在深于3000m深海使用时，钢制连接密封组件已很难满足深海石油钻采的需要。
技术实现思路
钛金属则因其密度小、强度高、比强度大和热膨胀系数小、耐腐蚀、高温和低温性能好等优点。如果利用其优点，设计结构相对简单的钛或钛合金密封连接环(简称“钛连接密封环”)并经过适当的工艺处理提高其性能指标，来替代钢制连接密封组件，有效克服上述缺点，实现深海石油钻采设备长寿命、耐高压、耐海水腐蚀和易维护的需要。因此，本技术提供了一种深海石油钻采设备用的钛连接密封环，其具有内螺纹可连接两段输油管，也可在其它设备上使用。它能满足1000m?3000m深或更深的深海使用，可提高钻采设备的使用寿命和开采效率，也可避免腐蚀破损漏油对海洋环境的污染。本技术采用的具体技术方案如下。—种深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环，包括环体(1)，其外形为圆环状，内部为中心孔，其特征在于:沿所述环体(1)的外圆表面圆周方向依次具有圆环状的凸台(2)、平台(3)、斜端面(4)和平端面(6)。进一步的，所述中心孔的内圆周表面(5)具有内螺纹(7)。再进一步的，所述凸台(2)将所述环体(1)外圆表面均分成两部分；所述凸台(2)、平台(3)和斜端面⑷的轴向宽度比为3: 2: 4;所述凸台⑵截面呈矩形。再进一步的，所述环体(1)的内圆周半径(R1)为223.5mm ;所述斜端面(4)的第一外圆周半径(R2)为250mm、第二外圆周半径(R3)为284mm;所述凸台(2)的外圆周半径(R4)为300mm;所述环体⑴的轴向宽度(L)为150mm、所述凸台⑵的轴向宽度(N)为30mm、所述平台(3)的轴向宽度为20mm、所述斜端面⑷的轴向宽度为40mmo进一步的，材料为钛或钛合金。与现有技术比，本技术的钛连接密封环的技术效果是:首先，钛连接密封环的结构设计可保证在安装使用过程中的应力分布均匀，其结构相对简单，安装、更换或维护也简易，同时用一个零部件来替代有多个零部件构成的连接组件，其可靠性也会显著提高；其次，钛连接密封环在经过热处理后，其抗拉强度、屈服强度等性能指标，较之普通的钛制品均大幅度提高。本专利技术的钛连接密封环，经实验测定，抗拉强度为565MPa，远高于美国ASTM B381标准对普通钛制品抗拉强度要求的62.3% ;屈服强度为460MPa，远高于该标准的67.3%;延伸率为25.2%，远高于该标准的26%;断面收缩率为44%，逃尚于该标准的46.7%。因此本技术能满足在深海可靠地使用，可承受巨大的深海压力和油气输送压力的需要，能实现深海石油钻采设备长寿命、耐高压、耐海水腐蚀和易维护的需要。【附图说明】图1，为本技术的主视图。图2，为本技术主视图的俯视图。图3，为本技术俯视图的A-A剖视图。图中，1--环体、2—凸台、3—平台、4—斜端面、5—内圆周表面、6—平端面、7 —内螺纹、R1 —内圆周半径、R2 —斜端面的第一外圆周半径、R3 —斜端面的第二外圆周半径、R4—凸台外圆周半径、L—环体的轴向宽度、N—凸台的轴向宽度、M—凸台及相邻的两个平台的轴向宽度总和。【具体实施方式】下面结合附图进一步详细说明本技术的具体实施例。如图1?图3所示，为本技术深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环的主视图、俯视图和俯视图的A-A剖视图。其中，L—钛连接密封环的轴向宽度、N—凸台的轴向宽度、M-凸台2及相邻的两个平台3的轴向宽度总和。本技术的环体1是以凸台2为对称的中空腔体结构。其中空腔体的内表面为内圆周表面5，其外表面也为圆周表面，并具有凸台2、平台3、斜端面4。如图1和图3所示，沿凸台2的上或下方向，依次具有圆环状的凸台2、平台3、斜端面4和平端面6 ;凸台2的径向中心线呈上下对称，以轴向中心线呈左右对称；凸台2的轴向切面呈矩形；沿环体1的内圆周表面5可以是光滑的，也可根据使用需要加工成内螺纹7，可用于连接输油管或连接其它石油装备。其中，环体1的内圆周半径R1与斜端面4的第一外圆周半径R2形成平端面6，第一外圆周半径R2与斜端面4的第二外圆周半径R3形成成斜端面4，第二外圆周半径R3与凸台2的外圆周半径R4形成凸台2。根据客户的要求，当知晓钛连接密封环的轴向宽度L，凸台2的轴向宽度N，两个平台3与1个凸台2的轴向宽度总和M，则可计算出平台2的轴向宽度为(M-N)/2和斜端面4的轴向宽度为(L-M)/2。进一步，具体的优选方案为:内圆周半径R1为223.5mm，第一外圆周半径为R2为250mm，第二外圆周半径为R3为284mm，外圆周半径R4为300mm ;钛连接密封环的轴向宽度L为150mm，凸台2的轴向宽度N为30mm，平台3具有轴向宽度20mm，斜端面4的轴向宽度为 40mm。目前，美国ASTM B381标准对现有类似用途的普通钛制品要求的抗拉强度345MPa、屈服强度275MPa、延伸率20%、断面收缩率30%。本技术的钛连接密封环，经实验测定，抗拉强度为565MPa，远高于该标准62.3% ;屈服强度为460MPa，远高于该标准的67.3% ;延伸率为25.2%，远高于该标准的26% ;断面收缩率为44%，远高于该标准的46.7%。由此可见，本技术的钛连接密封环的抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率等性能指标，较之普通的钛制品均大幅度显著提高，能满足在深海可靠地使用，可承受巨大的深海压力和油气输送压力的需要，也能充分满足用户的特殊需要。【主权项】1.深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环，包括环体(1)，其外形为圆环状，内部为中心孔，其特征在于:所述中心孔具有内圆周表面(5)，沿所述环体(1)的外圆表面圆周方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
深海石油钻采设备用高性能钛连接密封环，包括环体(1)，其外形为圆环状，内部为中心孔，其特征在于：所述中心孔具有内圆周表面(5)，沿所述环体(1)的外圆表面圆周方向依次具有圆环状的凸台(2)、平台(3)、斜端面(4)和平端面(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙子城，
申请(专利权)人：宝鸡市渭滨区怡鑫金属加工厂，
类型：新型
国别省市：陕西;61