Лазерный мир

Рассказчиков Н.Г., Чустов И.В. // Проблемы и перспективы студенческой науки. 2020. № 1(7), УДК 621.791.725

В магистерской диссертации был разработан технологический проект сварки изделия «кольцо фиксирующее» для пружинных центраторов колонн обсадных труб в скважинах. Предлагается вместо ручной сварки колец использовать лазер-робот и специальное пневматическое приспособление для зажима изделия, что значительно ускорит процесс производства и сократит количество брака при сварке. Контроль качества сварного шва осуществляется методом ультразвуковой дефектоскопии. Полученные результаты подтверждают эффективность разработанного проекта.

В процесс бурения нефтяных и газовых скважин привлекают высокотехнологическое оборудование [1]. Центратор пружинный цельный типа ЦПЦ, а также фиксирующие кольца типа ФК используются с целью центрирования колонны обсадных труб при спуске и креплении в скважинах (рис. 1) [2].

Центрирование обсадных труб осуществляется за счет упругих рессор центратора и позволяет получить максимально качественный и равномерный цементный камень в затрубном пространстве скважины. Конструкция центратора (рис. 2) цельная, состоит из шести рессор и двух обечаек. Шесть фиксирующих винтов, расположенных на нижней обечайке, обеспечивают надежную фиксацию на теле трубы.

Центрирование обсадных труб осуществляется за счет упругих рессор центратора и позволяет получить максимально качественный и равномерный цементный камень в затрубном пространстве скважины. Конструкция центратора (рис. 2) цельная, состоит из шести рессор и двух обечаек.

Шесть фиксирующих винтов, расположенных на нижней обечайке, обеспечивают надежную фиксацию на теле трубы. Центраторы изготовлены из высококачественной легированной рессорной стали марки 30КГСА с высокими упругими и прочностными характеристиками.

Фиксирующие кольца тип ФК, предназначены для удерживания центраторов в заданном интервале обсадной трубы во время спуска и цементирования колонны в скважине. На теле кольца установлены шесть фиксирующих винтов для надежной фиксации его в необходимом месте обсадной трубы. Поверхность фиксирующего кольца обработана специальным составом и с обеих сторон изготовлены фаски с целью недопущения налипания шлама. При совместном применении центраторов пружинных цельных типа ЦПЦ и фиксирующих колец тип ФК, при необходимости, существует возможность вращения колонны, при этом исключается риск разрушения рессор центратора.

В магистерской диссертации был разработан технологический проект сварки изделия «кольцо фиксирующее».

Во время сварки торцов кольца, использовался метод ручной сварки. Заготовка, полученная после гибочной операции, устанавливается в оснастку (рис. 3а) таким образом, чтобы участок, который необходимо сварить находился симметрично относительно центральной риски, кольцо фиксируется и поджимается прижимными накладками таким образом, чтобы зазор между свариваемыми торцами не превышал 1÷2 мм. После осуществления подготовительных операций сварщик производит сваривание торцов кольца, после процесса сварки шов проверяется и кольцо извлекается из оснастки.

Предлагается использовать лазер-робот для сварки изделия, что значительно ускорит процесс производства и сократит количество брака при сварке.

Для использования всего потенциала автоматизации необходимо усовершенствовать и вспомогательный процесс установки кольца в оснастку. Этого можно добиться путем внедрения пневматической или электрической системы выдвижения прижимных накладок для приложения фиксированного усилия зажима кольца (рис. 3б) и увеличения числа одновременно свариваемых колец.

В качестве технологического робота выбран шести-осевой робот Fanuc 710iс/50, установленный неподвижно на напольной стальной опоре (рис. 4). Дополнительно на роботе установлено оборудование (кондуктор) для подачи присадочной проволоки, сварочная горелка с дублирующим подающим проволоку механизмом, оптическая головка FLW-D30 [3].

Контроль качества сварного шва осуществляется методом ультразвуковой дефектоскопии. Проверке подвергается одна деталь из группы в количестве 50 штук, в случае обнаружения дефекта, проверке подвергается вся контрольная группа.

Полученные в выпускной квалификационной работе магистра результаты подтверждают эффективность разработанного проекта.

Полное содержание статьи: http://srcms.ru/pipsn/07/07-06.html