油井管特殊扣产品拧接的自动判定法.docx

油井管特殊扣产品拧接的自动判定法单星宝山钢铁股份有限公司摘要:在油井管特殊扣产品的加工过程中，拧接是一个重要工序，而拧接设备是否具有自动判定的功能，自动判定方法合适与否，都会对生产节奏和质量控制产生影响。本文介绍了一种自动判定的方法，通过对拐点的扭矩数值、圈数的判断，再加上一些防错手段，实现对特殊扣拧接曲线的自动判定。关键词:油井管;拧接;特殊扣;自动判定法中图分类号:TG806文献标志码:AAuto－determinantforPremiumThread’sMake－upShanXingAbstract:Make－upisanimportantprocessforthepremiumpipe’sproduction．Themake－upmachinehasthea-bilitytodeterminatewhethertheprocessisacceptable．Thewayoftheauto－determinantissignificantfortheproductionandqualitycontrol．Itproducesawaywhichcandeterminatetheprocessbyjudgethevalueandturnsoftheinflectionpoint，alsoincludessomemistakeproofing．Keywords:premiumpipe;make－up;premiumthread;auto－determinant引言典型特殊扣拧接曲线分析12如图1所示，油井管中大多数的特殊扣产品为了满足密封性能，都会在螺纹端部提供一个金属对金属的密封。在拧接时，当两个密封面接触后，拧接扭矩会突然上升，可称之为拐点。而目前大多数特殊扣螺纹拧接的判定依据是两条:第一条和API标准螺纹相同，要判断其最终的终止扭矩是否在合格范围之内;第二条就是拐点扭矩是否在合格范围之内。结合特殊扣的设计原理对拧接曲线进行分析，梳理拧接曲线不同阶段的特征，为拐点的选取和判断提供理论依据是有必要的。图2图1图2是一张标准的特殊扣拧接示意图，其终止扭矩和拐点扭矩均在合格范围之内(图中的台肩扭矩就是拐点扭矩)。对于一台拧接设备来讲，判断终止扭矩是否在合格范围之内是相对简单的，难点是对拐点的选取和判断。图3就特殊扣拧接曲线而言，可以分为三个阶段。如上图所示，第1点到第2点为第一阶段;第2点到第3点为第二阶段，第3点到第4点为第三阶段。收稿日期:2014年1月88工具技术如图4所示，实际的拐点扭矩应该是B点，而一旦A点前后扭矩的差值已经大于参考值Δ，机器会认为A点是拐点扭矩，这时就造成了误判。目前来看，拧接曲线第一阶段、甚至是第二阶段的波动是不可避免的。因此，寻找一种选取和判断拐点的合理方法是很有意义的。各个阶段的含义及特点如下。第一阶段:此时螺纹尚未达到手紧扭矩，或者说螺纹过盈尚未产生。这个阶段的扭矩主要是摩擦产生的，比较容易受到螺纹椭圆度、公母头同心度的影响，同时螺纹脂质量及涂抹效果也会对这段扭矩产生影响。因此第一阶段的曲线特点是:扭矩值较低，但相对波动较大。第二阶段:此时螺纹达到手紧扭矩，并且开始产生过盈，但密封面(包括台肩面)没有接触，扭矩主要由螺纹过盈产生。第二阶段的曲线特点是:扭矩值较高，并且曲线相对平滑(螺纹椭圆度、同心度等影响已经消失)。第三阶段:此时螺纹拧接基本到位，密封面和台肩面开始接触并产生过盈。这个阶段扭矩主要由公母头的密封面、台肩面相互过盈而产生。由于接头整体相对位移很少，而密封面、台肩面接触后产生的扭矩较大(尤其是台肩面)，因此第三阶段曲线的特点是整体扭矩值大，斜率大。拐点扭矩和最终扭矩都出现在第三阶段。44．1拐点的判定拐点的数值判断拐点的数值判断的目的是在拐点扭距的设定上下限范围内进行判断，避开绝大部分曲线波动的干扰。图5一般来说，拐点扭矩的合格范围是按照目标最终扭矩的百分比设定的(例如10%－70%的最佳扭矩)，在拐点扭矩设定的上下限区域内，寻找扭矩突增(大于Δ)，如果没找到突增，则拧接不合格。这种方法可以避开第一阶段和第二阶段曲线波动造成的误判。3拐点难度分析一般来说，目前大多数拧接机的计算机系统采用斜率判断法来选取拐点，即两两计算数据点的差值，一旦差值超过了设定参考值Δ，则认为中间一点是拐点。常用判断条件:(Tn+2－Tn)实测扭矩，N=1、2、3……如果公式的结果为真，则Tn+1扭矩的点则被判断为拐点，目前常用的参考值Δ约在120N·m左右。实际上，拧接过程处于一个不稳定状态，尤其是第一阶段，螺纹椭圆度、公母头的同轴度、螺纹表面状态、螺纹脂质量及涂抹情况等多种因素都会造成拧接曲线的较大波动，引发出好几个斜率很大的疑似拐点，从而造成系统的误判。即使到了第二阶段(手紧扭矩之后)，也不排除个别异常造