石油钻具节能节材低排放关键生产技术开发及产业化
成果信息
项目年度编号: 1800180104
限制使用: 国内
省市: 上海
中图分类号: TE921 TG316
成果类别: 应用技术
成果公布年份: 2018
关键词: 石油钻具 模具设计 热锻工艺
成果简介: 该项目属于能源与环境技术领域,来源于校企产学研合作项目。 石油钻具由钻杆、接头和钻铤等组成,其中钻杆及接头使用时工况复杂,要求其具有较高的连接强度,需通过锻造方式使其具备满足要求的强度。钻杆管端加厚和接头的成形均采用热锻工艺,始锻温度为1200℃,加热温度高,时间长,是整个生产过程中能耗最高的工序。同时高温下金属氧化剧烈且锻件切削余量大,原材料消耗高。因此,降低始锻温度与材料消耗,是降低整个生产过程环保压力的最有效手段。 基于37CrMnMo钢流变模型的温热精密塑性成形技术,始锻温度为850℃,可大幅度降低加热温度,并避开金属剧烈氧化的温度区间。但是要实现钻杆管端加厚及接头的温热精密塑性成形,必须解决预成形坯、模具设计和加厚区失稳起皱等技术难题。 该项目取得的国内领先技术成果有: (1)基于材料流变模型的节能成形技术。依据该项目建立的37CrMnMo钢的流变模型,将温热精密塑性成形技术应用到钻杆端部加厚和接头的成形中,改进模具结构,实现覆盖全锻件的三向压应力状态,提高金属塑性,始锻温度较传统热锻工艺下降约30%,避开了耗电量巨大的高温阶段及金属剧烈氧化的温度区间,节能减排及节材效果显著。 (2)钻杆管端加厚区抗失稳可控成形节材技术。组合分体式凸模应用于钻杆端部加厚的成形,改变热锻工艺自由、半自由成形的状态,加厚过渡区壁厚尺寸可控,避免了加厚区表面失稳起皱,大幅提高成品率,节约大量原材料。 (3)基于接头锻件精化的分步成形节材技术。采用分步成形的方法,合理设计预制坯形状,减小终锻成形困难,保证终锻成形质量,最终获得较高质量的终锻产品。与传统工艺相比,锻件精度高,切削量小,无飞边,节约原材料效果显著。分步成形避免凸模过长带来的模具早期失效,模具寿命提高15%,节约了昂贵的模具材料。 项目获得3项发明专利授权,发表研究论文12篇,其中3篇论文被SCI收录。 项目关键技术投入使用以来,取得了节能节材低排放的良好效益,已稳定向用户批量供货。近三年累计新增销售收入20337万元、利税4282万元、出口创汇713万美元;节约原材料1200余吨,节约用电量约195万千瓦时,合计节省资金994万元。三年来,因减少能源消耗而节约标准煤643.5吨,减少排放:二氧化碳1686吨、粉尘75吨、二氧化硫5.5吨、氮氧化物4.8吨。应用成果显示了项目良好的环保效益和技术经济效益,展现了广阔的市场前景。 依据行业报表,近五年中国石油钻具年均产量170余万吨,按该项目已产生效益计算,每年可节约原材料20.4万吨;节电3.3亿千瓦时,折合标准煤11万吨,减少排放:二氧化碳28.7万吨、粉尘1.3万吨、二氧化硫935吨、氮氧化物816吨。环保效益和社会效益十分可观。
申报信息
登记号: 20181005030069
相关人信息
完成单位: 上海工程技术大学 上海海隆石油钻具有限公司
完成人: 徐新成 赵旺初 周永其 张亚龙 史晓帆 黄大成 唐佳 梁孟强 赵春锋 朱建军
行业及专利信息
应用行业名称: 矿山、冶金、建筑专用设备制造
应用行业码: 361
转让信息
投资信息
推广信息
推广情况说明: 项目相关技术在上海海隆石油钻具有限公司投入使用后,在保证原有产品质量的前提下,取得良好的环保效益与经济效益,在节能节材、降低排放方面效果明显。 近三年累积新增销售收入20337万元、利税4282万元、出口创汇713万美元;节约原材料1200余吨,节约用电量约195万千瓦时,合计节省资金994万元。钻杆及接头成品率提高了13%,石油钻具生产模具寿命提高15%以上。三年来,因减少能源消耗而节约标准煤643.5吨,减少排放:二氧化碳1686吨、粉尘75吨、二氧化硫5.5吨、氮氧化物4.8吨。应用成果显示了项目良好环保效益和技术经济效益,展现了广阔的市场前景。 依据行业报表,近五年中国石油钻具年均产量170万吨,按该项目已产生效益计算,每年可节约原材料20.4万吨;节电3.3亿千瓦时,折合标准煤11万吨,减少排放:二氧化碳28.7万吨、粉尘1.3万吨、二氧化硫935吨、氮氧化物816吨。环保效益和社会效益十分可观。 该项目使用低能耗的温热精密塑性成形工艺代替高能耗的热锻工艺,可推广到其他机械零件的制造中(大批量机械零件的塑性成形工艺,如汽车零部件、重型机械结构件等),环保效益更是极其可观。
联系信息
联系单位名称: 上海工程技术大学
联系单位地址: 上海市松江区龙腾路333号
邮政编码: 200336