起升用大规格钢丝绳索具研制
随着国内技术水平的不断提高及产品国际化的需求，国内制作的石油钻机大量销往国外，尤其是一些欧美国家，这些国家要求起升用大规格钢丝绳索具的制作标准必须达到美国石油协会认可的标准范围。由于这些国家现场工作环境温度远远低于-20℃，甚至低于-45℃，因而大大提高了对井架配件起升用大规格钢丝绳索具整体性能的要求，尤其是低温性能要求。为占领国际市场，实现国内产品国际化，笔者对新一代起升用大规格钢丝绳索具的设计、制作、验证等各项要求，以及实现过程、后期维修及更换进行论述。
1起升用大规格钢丝绳索具结构及基本性能要求
起升用大规格钢丝绳索具由浇铸锚具、合金浇铸料和钢丝绳组成，两端的浇铸锚具通过加热熔化合金浇铸料与钢丝绳中每根钢丝固结一冷却从而成为一体，其固结效率为100%。起升用大规格钢丝绳索具2根为1套，成对使用。为保证井架、底座的精确起放，配套使用的起升用大规格钢丝绳索具的公称长度误差，以及索具之间的相对误差都应满足设备精度要求。
1.1两端锚具性能要求
锚具的形式分为2种：一种是开式锚具即两端均为开式浇铸锚具，如图1所示；另一种为开闭式锚具，即一端为开式浇铸锚具，另一端为闭式浇铸锚具，如图2所示。
1.1.1制作工艺要求
大规格钢丝绳索具两端锚具按制作工艺分为铸件、锻件和焊接件3种。在保证锚具能够与井架顺利连接，满足在规定的钢丝绳最小破断拉力载荷下安全系数不小于2、良好的耐疲劳性能和低温性能的前提下，一般采用锻造工艺制作，锚具材质选用高强度合金结构钢a。
1.1.3低温性能要求
锚具力学性能中冲击功是对低温环境最敏感的性能之一，为保证其安全性，锚具的冲击功应满足API Spec 8C《钻井和采油提升设备规范》中要求的
“对于规定最小屈服强度至少为310MPa的材料，在-20℃条件下，平均冲击韧性值应为42J，且其中没有个别值低于32'，“对于规定最小屈服强度低于310MPa的材料，在-20℃条件下的平均冲击韧性值应为27J，且其中没有个别值低于20了，用于承受主要载荷且要求最低操作温度低于-20℃
的主要构件材料，其最小平均夏比冲击能量应为27
J，其中的单个数值不得小于20J”，也可根据客户的特殊要求特殊制作。客户常用的锚具冲击功要求见表1日。
1.1.4锚具制作执行标准
按照ASTMA370日进行力学性能试验；根据API Spec 8C确定试块的尺寸；锚具的磁粉探伤需达到ASMEE709国要求；超声波探伤需达到ASMEA388日要求。铸件不允许进行任何形式的补焊；锚具表面热浸锌处理，浸锌执行GB/T139120。
1.2索具用大规格钢丝绳性能要求钢丝绳应满足API Spec9A《钢丝绳技术条件石油和天然气工业用钢丝绳-最低要求和验收条件》国的要求，为满足现场使用过程中的柔韧度和强度的要求，钢丝绳一般选用a类或ab类麻芯系列，钢丝绳公称抗拉强度最低为IPS或1770MPa。
现场使用温度低于-45℃时，钢丝绳表面应涂低温油脂。
据统计国内石油设备制作厂家主要有四川宏华石油设备有限公司、山东科瑞石油设备有限公司、濮阳一凡石油设备有限公司、南阳二机石油设备有限公司、中原辽河石油钻探设备有限公司等，配套大规格钢丝绳规格、结构见表2。
2起升用大规格钢丝绳索具制作工艺
正确的制作工艺是保证产品质量的关键。大规格钢丝绳索具的制作工艺分为浇铸锚具的制作工艺和大规格钢丝绳的浇铸工艺2部分。浇铸锚具属于机加工件，不再过多描述，主要针对大规格钢丝绳的浇铸工艺进行描述。
3索具用大规格钢丝绳的维护及更换
4结语
1.3大规格钢丝绳长度误差要求及保证方法配对使用的2根大规格钢丝绳公称长度绝对误差和相对误差在井架使用要求范围之内，尤其是相对误差要小。为保证误差要求，大规格钢丝绳索具在制作前需对钢丝绳做预拉伸处理以消除非弹性变形，一般钢丝绳预拉伸拉力值为钢丝绳最小破断力的40%~60%，拉伸次数不低于2次，每次保载时间不低于30min，预拉伸完毕后2根并1根进行精确下料，下料时应保证钢丝绳的直线度。
2起升用大规格钢丝绳索具制作工艺
正确的制作工艺是保证产品质量的关键。大规格钢丝绳索具的制作工艺分为浇铸锚具的制作工艺和大规格钢丝绳的浇铸工艺2部分。浇铸锚具属于机加工件，不再过多描述，主要针对大规格钢丝绳的浇铸工艺进行描述。
大规格钢丝绳的浇铸方法分2种：熔融金属套接和树脂熔铸套接。通常采用熔融金属套接，浇铸料为锌铜合金。
熔融金属套接工艺流程：备料、入厂检验一预拉伸一捆扎一下料→穿套筒→散头→清洗一定位→预热一密封一浇铸→冷却一防锈处理→检验、试验。
3索具用大规格钢丝绳的维护及更换
3.1大规格钢丝绳的维护
（1）影响索具寿命的3个主要因素是磨损、腐蚀和损伤。磨损与大规格钢丝绳使用次数有关，腐蚀与时间和环境有关。
（1）影响索具寿命的3个主要因素是磨损、腐蚀和损伤。磨损与大规格钢丝绳使用次数有关，腐蚀与时间和环境有关。
（2）大规格钢丝绳应维持良好的润滑状态。
（3）使用大规格钢丝绳索具前应检查是否有断丝、压坏、过度腐蚀等现象。
（4）大规格钢丝绳涂油脂后用防水布包好，盘成卷放置在干燥处，避免挤压、打扭、弯折；避免接触酸、碱、盐或泥浆等具有腐蚀性的物质；定期对钢丝绳进行润滑。
3.2索具用大规格钢丝绳的更换使用时出现以下任何一种情况应更换钢丝绳。
（1）发生了弯折、锈蚀或引起钢丝绳扭曲的任何其他形式的损坏。
（2）在1个捻距内钢丝绳中有6条或更多条断丝。
（3）在1个捻距内钢丝绳的一股中有3条或更多条断丝。
（4）轻型塔架的大规格钢丝绳不允许有任何钢丝断丝。
（5）开式浇铸锚具有变形、腐蚀、断裂、弯曲、磨损或不当使用。
（6）观察有扭结、锈蚀、切口、机械损伤迹象等。
4结语
石油钻井勘探现场工作环境极其恶劣，起升用大规格钢丝绳索具是起放石油钻机井架、底座的一种专用工具，是石油钻井井架起升系统中的一个关键配件，如在井架起升或降落的过程中发生断裂，将导致整套井架的破坏，后果不堪设想。研制的起升用大规格钢丝绳索具各项性能指标均已达到国外产品各项性能指标的要求，并成功应用于国内外各大石油行业的石油钻机井架中（如美国NDC项目），占领了国际市场，填补了国内空白。
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