трусики женские украина

На головну

 Термічна обробка і термомеханічна обробка обсадних труб зі сталі 36Г2С - Металургія

Міністерство Освіти і Науки України

Національна Металургійна Академія України

Кафедра термічної обробки металловРеферат

на тему:

?Терміческая обробка і термомеханічна обробка обсадних труб зі сталі 36Г2С ?

Підготувала ст.гр. МТ-97-2 Черних Е.С.

Перевірив викладач Прядко Є.І.

м.Дніпропетровськ

2001р.

Зміст:

Стр.Введеніе ........................................................................ ..3 1.Призначення обсадних труб ... .................................... .. ...... ... 4

2.Сортамент і технічні вимоги, пропоновані до

обсадних труб ............................................................... 5

3.Матеріал обсадних труб ...... .. ..................................... ...... .6

4.Технологіческая схема виробництва обсадних труб ............... .7

5.Терміческая обробка обсадних труб зі сталі 36Г2С ............ ..8

5.1.Нормалізація труб ...................................................... ... 8

5.2.Закалка і відпустку труб ................................................... ..12

5.3.Терміческая обробка кінців труб ................................. ..16

6.Термомеханіческая обробка обсадних труб ........................ 16

7. Контроль якості труб після термічної і

термомеханічної обробки ............................................. .18

Литература.......................................................................19Введение

На відміну від інших видів металопродукції для труб характерні розвинена поверхня (найбільше відношення площі поверхні до маси), наявність внутрішньої порожнини, значний сортамент по геометричних розмірах, способів виробництва і призначенням.

За способом виробництва труби підрозділяють на литі, безшовні та зварні. Основний обсяг виробництва складають безшовні та зварні. За призначенням труби поділяють: на труби для нафто- і газодобувної промисловості, теплоенергетики, магістральних газо- і нафтопроводів, труби для виробництва підшипників, хімічної промисловості, будівництва і т.д.

Умови експлуатації труб різного призначення дозволяють сформулювати основні вимоги, що пред'являються до матеріалу для їх виробництва. Так, для труб нафтового сортаменту умови експлуатації досить різноманітні: інтервал робочих температур від -60 до 150-200?C, знакозмінні навантаження (бурильні і насосно-компресорні труби), корозія під напругою в середовищі сірководню. У цьому зв'язку труби для видобутку нафти і газу повинні володіти високою міцністю і пластичністю, опором усталостному і крихкому руйнуванню. Для північних районів потрібна висока хладостойкость металу труб. [1]

1.Призначення обсадних труб

При бурінні нафтових свердловин сталеві труби використовують для передачі породоруйнуючих інструменту, для кріплення стінок свердловин в процесі буріння та експлуатації, для транспортування нафтопродуктів на поверхню і інших цілей. Вартість труб в загальній вартості бурового обладнання становить близько 60%.

За своїм призначенням труби нафтового сортаменту поділяють на бурильні, обтяжені бурильні, робітники (або провідні) бурильні, обсадні і насосно-компресорні труби.

При бурінні та експлуатації свердловин з труб цих видів становлять бурильні, обсадні та насосні колони, в яких окремі труби з'єднують між собою за допомогою спеціальних різьбових з'єднань.

Передачу породоруйнуючих інструменту (у разі роторного), транспортування рідини чи газу для очищення вибою свердловини від зруйнованої породи здійснюють за допомогою бурильної колони.

Для запобігання свердловин від обвалення в свердловину опускають колону обсадних труб. Зазвичай обсадна колона складається з наступних елементів (рис.1): Напрямок (а) служить для кріплення гирла свердловин і напрямку потоку промивної рідини. Напрямок опускається на глибиною ни близько 4-6 м.

Кондуктор (б) служить для перекриття верх

них слабких верств порід, для ізоляції сква

жін від можливого припливу грунтових вод і

забезпечення вертикального напрямку

стовбуру свердловини. Кондуктор зазвичай опускаючи

ється на глибину 40-60 м, а в глибоких сква

жінах - до 600 м.

Проміжні колони (в) опускають в за-

висимости від загальної глибини свердловини на

2000-3000 м, вони в основному служать для ра

зобщенія пластів.

Експлуатаційна колона (г) служить для

ізоляції горизонту від дру

гих і забезпечує доступ до нього. Іноді

її використовують для видобування нафти і газу

на поверхню.

Обсадні труби відчувають три види навантажень - розтяг, зовнішнє (мне) і внутрішній тиск. Розтягуючі навантаження викликаються власною вагою колони обсадних труб. Зазвичай напруги в обсадних трубах відповідають різниці зовнішнього і внутрішнього тиску. Але в деяких випадках труби можуть опинитися під дією тільки зовнішнього або тільки внутрішнього тиску. У цьому випадку труби знаходяться в найбільш важких умовах роботи.

Для транспортування нафтопродуктів на поверхню використовують колони, складені з насосно-компресорних труб. [2]

2. Сортамент і технічні вимоги

до обсадних труб

Виготовлення труб для нафтової і газової промисловості проводиться за спеціальним стандартам або технічним умовами, в яких суворо регламентовані: розміри труб по діаметру і товщиною стінки, довжина труб, розміри з'єднань, категорія міцності матеріалу, а також точність виготовлення труб і різьблень, види та методи випробувань .

У СНД обсадні труби виготовляють за ГОСТ-632-57 тільки безшовним діаметром 114-426 мм з товщиною стінки 6-14 мм. Довжина різьби на трубах збільшується з 79,5 до 98,5 мм у міру зростання діаметра незалежно від товщини стінки. Проект стандарту на обсадні труби, замість ГОСТ 632 57, включає розміри труб по діаметрам (як прийняті в практиці СНД, так і за кордоном) з товщиною стінки 6-14 мм. Аналогічно APIstd5A в проекті передбачено виготовлення труб з довгою і нормальною (короткої) різьбленням. Причому довжина різьблення така ж, як і в зарубіжних стандартах. Для труб діаметром 127; 139,7; 177,8-298 мм з товщиною стінки 6-8 мм передбачена нормальна різьблення.

У СНД розроблено проект спеціального державного стандарту на зварні обсадні труби діаметром 426-530 мм з товщиною стінки 8-12 мм. Для кріплення неглибоких свердловин економічніше застосування зварних труб замість безшовних. Тому необхідна організація виробництва таких труб діаметром 114-426 мм з товщиною стінки 4-6 мм для свердловин невідповідального призначення.

Стандарти на труби нафтового сортаменту не визначають вживаний матеріал, а ставлять тільки мінімальні значення показників механічних властивостей (?b, ?s, ?, ?, ak).

Таблиця 1Механіческіе властивості матеріалу обсадних труб

 Категорія міцності Межа міцності, Мн / м? (кг / мм?) Межа плинності, Мн / м? (кг / мм?) Подовження,%

 А 411,9 (42) 245,2 (25) 25

 З 539,4 (55) 313,8 (32) 18

 Д 637,4 (65) 372,6 (38) 16

 До 686,5 (70) 490,3 (50) 12

 Е 635,5 (75) 539,4 (55) 12

 Л 931,6 (95) 637,4 (65) 12

 М 980,6 (100) 735,5 (75) 12

Обсадні труби в обов'язковому порядку піддають гідравлічним випробуванням для перевірки міцності тіла труби та герметичності нарізного сполучення. Стандартом API передбачено випробування внутрішнім гідравлічним тиском обсадних труб діаметром до 245мм, що викликають в тілі труби напруги, рівні 80% від межі текучості матеріалу, а труб великого діаметру - 60%. Для високоміцних труб, що йдуть на глибокі свердловини, рекомендують доводити напруги в тілі труби до 95% від межі плинності матеріалу [3].

3.Матеріал обсадних труб

Технічними умовами на труби нафтового сортаменту хімічний склад сталей, за винятком сірки і фосфору, не обумовлюється і марка стали вибирається виробником по техніко-економічних міркувань і регламентується в технологічної документації. Максимальний вміст елементів визначається застосовуваним вихідною сировиною та у спосіб виплавки сталі і знаходиться в межах 0,030-0,065% для сірки і 0,035-0,110% фосфору.

Таблиця 2Хіміческій складу сталей для обсадних труб, що застосовуються в СНД

 Категорія міцності (марка сталі) Хімічний склад,%

 З Mn Si Cr Ni Mo W

S

 макс

Р

 макс

 А 0,18-0,25 0,3-0,6 0,15-0,23 - - - - 0,045 0,045

 З 0,3-0,37 0,65-0,9 0,2-0,35 - - - - 0,045 0,045

 Д 0,43-0,53 0,7-0,9 0,15-0,3 - - - - 0,045 0,045

 До 0,32-0,43 1,5-1,6 0,4-0,7 - - - - 0,045 0,045

 Е 0,33-0,43 0,75-1,05 0,17-0,37 0,4-0,7 0,4-0,7 0,3-0,4 - 0,045 0,045

 0,43-0,48 1,15-1,4 0,25-0,35 0,4-0,7 0,3-0,7 0,05-0,15 - 0,045 0,045

 0,35-0,42 0,7-0,9 0,15-0,3 - - - - 0,045 0,045

 Л 0,32-0,38 1,4-1,8 0,4-0,7 - - - 0,25-0,4 0,045 0,045

 0,3-0,43 1,25-1,6 0,4-0,7 - - - - 0,045 0,045

 М 0,32-0,43 1,5-1,8 0,4-0,7 - - - - 0,045 0,045

Для отримання труб більш високих категорій міцності можливі два шляхи [4]:

1) застосування легованих сталей з подальшою порівняно простий термічною обробкою (нормалізація або нормалізація і відпустка);

2) застосування простих вуглецевих або низьколегованих сталей з наступним загартуванням і відпусткою.

4.Технологіческая схема виробництва обсадних труб

Технологія виробництва труб нафтового сортаменту визначається видом труб, категорією міцності і застосовуваним для їх виготовлення матеріалом. За категорією міцності труби нафтового сортаменту можна розділити на три групи:

звичайної міцності з межею плинності до 490,3 Мн / м? (50 кг / мм?),

високої міцності з межею плинності 539,3-735,5 Мн / м? (55-75 кг / мм?),

особливо високої міцності - більш 735,5 Мн / м? (75 кг / мм?) Рисунок 2.- Технологічна схема виробництва обсадних труб

Обсадні труби звичайної міцності з мінімальною межею плинності до 490,3 Мн / м? (50 кг / мм?) виготовляють за такою технологічною схемою (рис.2). Гаряча прокатка 1, обрізка-решт і зняття фасок 2, нарізка різьблення 9, навертка муфт 10, гідровипробування 11 і фарбування 12. Термічна обробка цих труб (нормалізація) проводиться тільки у разі отримання незадовільних механічних властивостей. Досвід експлуатації труб категорії К (мінімальна межа плинності 490,3 Мн / м? (50 кг / мм?)) показує, що труби цієї категорії необхідно піддавати нормалізації, так як ці труби мають нерівномірні механічні властивості по довжині місцевої подкалкі при прокатці.

Обсадні труби високої міцності в залежності від застосовуваного матеріалу можуть виготовлятися за двома технологічними схемами. Для легованих сталей технологічна схема наступна: після прокатки 1 та обрізки кінців 2 труби піддають нормалізації в печі 3 та відпуску в печі 5. Іноді для труб міцності Е застосовують нормалізацію з прокатного нагріву. Після термічної обробки труби калібрують по зовнішньому діаметру 6. Однак у цьому випадку операцію калібрування опускають внаслідок відсутності калібрувальних станів в потоці печей і після термообробки труби направляють на правильні стани 7. Після редагування контролюють стан зовнішньої поверхні труб 8, нарізають різьблення 9 і нагвинчують муфти 10. Труби з муфтою перевіряють на міцність і герметичність нарізного сполучення шляхом гідравлічних випробувань на пресах 11. Після гідровипробувань труби забарвлюють, маркують і направляють на склад готової продукції.

Технологічна схема виготовлення високоміцних труб з вуглецевих і низьколегованих сталей відрізняється від описаної вище тільки термічною обробкою. Після обрізки кінців на верстатах 2 труби нагрівають до температур в печі 3, охолоджують у спеціальних пристроях 4 і потім піддають в печі 5. При застосуванні гарту і відпустки внаслідок спотворення поперечного перерізу і збільшення кривизни операції калібрування і правки обов'язкові. Для зниження міцності матеріалу труб при калібрування івиправлення ці операції повинні виконуватися при температурах 200-500?C. Після виправлення труб виконують операції, позначені на рис.2 позиціями 8-12. [2]

5.Терміческая обробка обсадних труб зі сталі 36Г2С

Термічна обробка - найважливіша складова частина технології виробництва різних видів сталевих труб.

Основні цілі термічної обробки труб наступні:

забезпечення різних експлуатаційних властивостей (труби для видобутку нафти і газу, труби для котлів теплоенергетичних установок та ін.);

підготовка структури і властивостей для подальшої обробки в різних областях машинобудування (труби для підшипників);

відновлення пластичності металу для можливості подальшого деформування в процесі переділу (труби проміжних розмірів);

створення дифузійної зв'язку між різними верствами в біметалічних, багатошарових і свертних паяних трубах;

вирівнювання структури і властивостей металу зварних і литих труб змінної геометрії по довжині (наприклад, бурильних труб з висадженими кінцями). [5]

5.1.Нормалізація труб

При виробництві труб нафтового сортаменту нормалізацію як термічну операцію застосовують у тих випадках, коли необхідні механічні властивості металу труб (межа плинності до 539,4 Мн / м? (55 кг / мм?) можна отримати з стали простий, дешевої марки типу 36Г2С).

Нормалізацію труб слід проводити після повного їх потемніння після прокатки. У цьому випадку грубозерниста і неоднорідна структура сталі, отримана в результаті високого нагріву перед прокаткою, піддається по суті перекристалізації в процесі охолодження і подальшого нагрівання під нормалізацію.

Температура нормалізації труб марки 36Г2С знаходиться в межах 830-890?C. Якщо після нормалізації межа текучості або межа міцності нижче ГОСТом норм, то температуру повторної нормалізації слід підвищити на 20-30?C. Незадовільні результати випробувань відносному подовженню, відносного звуження або ударної в'язкості можна виправити зниженням температури на 20-30?C.

Помітний вплив на зміну механічних властивостей надає швидкість охолодження труб. Для труб зі сталі 36Г2С застосування прискореного охолодження обдуванням повітрям підвищує межу міцності висаджених решт на 4,5%, межа плинності на 5,4%, ударну в'язкість на 13,7%, відносне подовження практично залишається без змін.

Точні режими термічної обробки встановлюють за допомогою лабораторних і цехових експериментів з урахуванням термічної характеристики, умов охолодження і специфічності властивостей даної сталі. Температура для сталі даної марки повинна бути достатньо високою, щоб забезпечити отримання гомогенно-бейнітною структури, що є основою для отримання після відпустки високих міцності і пластичних властивостей.

Якщо температура нормалізації є універсальною для сталі даної марки, то температуру відпустки часто встановлюють індивідуально для окремої плавки в залежності від її хімскладу.

Контроль температури труб при нагріванні і витримці в методичних печах термопарою, що вставляється в трубу. Температура печі контролюється по бічних і сводовим термопар, а температура видаваних труб - за допомогою оптичного пірометра або інших приладів. Бічні термопари встановлюють так, щоб їх свідчення були вище температури металу на 20-30?C.

На величину зерна і механічні властивості нормалізуемих труб, крім температури нагріву металу і швидкості охолодження, надає також вплив час нагрівання і витримки металу в печі. Для отримання дрібнозернистої структури час витримки не повинно перевищувати визначено величини.

Загальна тривалість нагрівання в методичних печах з похилим подом для труб з товщиною стінки від 7 до 30 мм коливається від 70 до 140 хв, час витримки від 10 до 25 хв. Менший час відповідає трубам меншимистінкою і діаметром.

Нормалізація з охолодженням на повітрі обсадних труб зі сталі 36Г2С не забезпечує вимог ГОСТу на обсадні труби марки Е.

Малюнок 3.- Мікроструктура стали 36Г2С після нормалізації. ? 400

Мікроструктура металу таких труб (рис.3) складається з великих, строчно-розташованих виділень фериту і сорбітообразного перліту. Така структура свідчить про недостатнє охолодженні труб при нормалізації. Межі міцності і текучості мають низьке значення. Більш сильне охолодження у виробничих умовах струменем стисненого повітря підвищує межу міцності і відносне подовження, проте межа плинності при цьому перебуває на кордоні норм.

Макроструктура цієї сталі після охолодження струменем стисненого повітря (рис.4) має більш дрібне зерно, спрямованість структурних складових відсутня.

Малюнок 4.-Мікроструктура стали 36Г2С після охолодження струменем стисненого повітря. ? 400

Можливо, що досить сильне охолодження по всій довжині труб за умови їх обертання дозволить налагодити отримання обсадних труб зі сталі 36Г2С марки Е. Про це свідчить дрібнозерниста мікроструктура сталі (рис.5), отримана при інтенсивному охолодженні патрубків струменем повітря. Відповідні цій структурі механічні властивості надійно гарантують отримання обсадних труб марки Е.

Малюнок 5.- Мікроструктура стали 36Г2С після інтенсивного повітряного охолодження з обертанням труби. ? 400

У таблиці 3 наведені механічні властивості обсадних труб після нормалізації і відпустки при різних температурах.

Таблиця 3

Механічні властивості обсадних труб після нормалізації та відпуску

 Температура відпустки, ?C Механічні властивості в поздовжньому напрямку

 Межа міцності, Мн / м?

 (Кг / мм?)

 Межа плинності, Мн / м?

 (Кг / мм?) Відносне подовження,% Звуження площі поперечного перерізу,% Відношення межі текучості до межі міцності,%

 Ударна в'язкість, МДж / м?

 (Кгм / см?)

 Після нормалізації 882,6 (89,9) 601,1 (61,3) 23,0 44,8 67,5 4,71 (4,8)

 500 878,6 (89,6) 594,2 (60,6) 24,0 48,8 67,5 5,69 (5,8)

 550 869,8 (88,7) 581,4 (59,3) 23,0 48,8 66,5 5,29 (5,4)

 600 824,6 (84,1) 552,1 (56,3) 22,0 48,0 67,0 5,98 (6,1)

 650 767,8 (78,3) 513,8 (52,4) 26,0 47,6 67,0 6,18 (6,3)

 680 739,3 (75,4) 483,4 (49,3) 27,0 52,2 65,5 6,67 (6,3)

Мікроструктура обсадних труб після нормалізації складається з суміші троостита з мелкопластінчатим перлитом і розірваної ферритной сітки. З підвищенням температури відпустки в структурі стали з'являється сфероїдізірованний цементит.

Нагрівання поверхні труби і прогрівання її по перетину в сучасних печах швидкісного нагріву протікає досить інтенсивно з високою продуктивністю. Проте в таких печах вельми важко, а часом неможливо здійснити технологічну витримку, необхідну для протікання дифузійних процесів і фазових перетворень в металі.

Оскільки швидкість дифузійних процесів залежить не тільки від часу, але і від температури, виникає можливість скоротити у часі технологічну витримку труб при нагріванні підвищенням температури.

За даними дослідження Б. П. Колесника [6], механічні властивості сталі марки 36Г2С після нормалізації із застосуванням швидкісного нагріву (1,8-8 град / сек) виходять такими ж, а в деяких випадках і більш високими, ніж після нормалізації з нагріву з технологічної витримкою. При нормалізації з витримкою найбільш високі механічні властивості у досліджених сталей отримували при температурі 840-860?C, тоді як після швидкісний нормалізації оптимальна температура склала 900-960?C. Сталь 36Г2С після швидкісний була найбільш міцною.

Нормалізація труб зі сталі 36Г2С при температурі нагріву 850?C і вище із застосуванням швидкісного нагріву в секційних печах практично не змінює межі текучості, зменшує на 9,8-29,4 Мн / м? (1,0-3,0 кг / мм?) тимчасово опір , дещо збільшує значення відносного подовження і звуження, а також знімає внутрішнє напруження. Можливо, що більш інтенсивне охолодження змінить зазначені показники. [2]

5.2.Закалка і відпустку труб

Найвищі показники міцності і пластичних характеристик труб можна отримати шляхом загартування з наступним відпуском.

Застосування гарту з відпусткою дозволяє поліпшити властивості труб з вуглецевої або низьколегованої сталі до рівня або навіть трохи вище властивостей нормалізованих труб зі сталі, легованої марганцем, молібденом, ванадієм та ін.

Впровадження в промисловості гартування з відпуском замість нормалізації при виробництві високоміцних труб нафтового сортаменту заощадити велику кількість марганцю, молібдену, вольфраму та інших легуючих елементів при одночасному поліпшенні властивостей труб.

У промисловості мають місце наступні основні технологічні прийоми стали: методичний нагрів в прохідних печах - загартування у ваннах - відпустка в методичних печах, швидкісний нагрів в секційних печах - загартування в спреере - відпустка у секційних або роликових печах. Зустрічається також нагрів під загартування і відпустку в індукційних нагрівальних пристроях і інші поєднання зазначених способів нагрівання.

Методичний нагрів, гарт у ваннах. Загартування труб у ваннах не отримала великого застосування і навряд чи слід очікувати розвитку цього способу гарту в майбутньому.

Міцність і пластичні показники при загартування труб у ванні, втім як і при інших способах гарту, в сильному ступені залежать від температури загартування і, особливо, від температури відпустки. Температура закалочной середовища також надає помітне, хоча і меншою мірою, вплив на показники механічних властивостей.

Дослідження (по Ф. В. Вдовіну) міцності і пластичних властивостей обсадних труб зі сталі 36Г2С, загартованих у ванні, показали, що межа міцності і межа плинності в сильному ступені залежать від температури відпустки.

Зі збільшенням температури відпустки для всіх режимів нагріву і температур закалочной середовища межі міцності і текучості помітно знижуються, але не настільки, щоб при найвищих температурах відпустки не задовольняти вимогам, що пред'являються до труб марки Е. Величина відносного подовження при цьому досягає найбільших значень при температурі відпустки 650?C.

При підвищенні температури загартування межа міцності після відпустки знижується. Така ж картина спостерігається і за межею текучості.

Найбільші показники відносного подовження також залежать від температури гарту і відпустки і, наприклад, для сталі 36Г2С можуть бути отримані при температурі гарту 850?С, відпустки 650?С.

Зі збільшенням температури закалочной середовища межа плинності стали після відпустки знижується, тоді як межа міцності майже не змінюється. Відносне подовження досягає максимальних значень при загартування у воді, підігрітої до температури 40-60?С.

Підбираючи режим термічної обробки, можна одержати за певних умов найкращі показники механічних властивостей для сталі даної марки. Так для сталі 36Г2С такими умовами є: температура загартування 850?С, відпустки 650?С, води 40-60?С.

Малюнок 6.- Мікроструктура стали після гарту і відпустки. ? 500

Структура загартованої і відпущеної сталі в цьому випадку складається з дрібнодисперсного сорбіту (рис.6) без вільних виділень фериту, що свідчить про перехід при нагріванні за критичну точку Ас3, а отже, про повну загартування сталі.

Високі пластичні та міцності властивості, що відповідають вимогам марки Е, а з переділу плинності марки Л, забезпечує повна термічна обробка труб, отриманих з автоматичного стану з катаної заготовки сталі марки 36Г2С.

В даному випадку нагрів труб під загартування здійснювали у методичній печі з похилим подом, а відпустку - в камерній печі з витримкою порядку 2год.

Загартування виробляли у ванні з водою, підігрітою до температури 40-60?С.

Загартування у ванні труб (299х9мм) із сталей марок С, Д і К з температур 840-850?С з подальшим відпуском при 640-650?С забезпечує механічні властивості більш високого класу, ніж труб з цих же сталей, але термічно оброблених (табл.4) .

Таблиця 4

Механічні властивості обсадних труб, загартованих у ванні

 Марка стали Хімічний склад,% Механічні властивості Забезпечує категорію міцності

 C Mn Si P S

 Межа міцності, Мн / м?

 (Кг / мм?)

 Межа плинності, Мн / м?

 (Кг / мм?) Відносне подовження,%

 З 0,36 0,67 0,15 0,013 0,031

 589,4-642,3

 (60,1-65,5)

 407,9-529,6

 (41,6-53,9) 19,9-23,2 С

 Д 0,45 0,90 0,29 0,014 0,031

 693,3-725,7

 (70,7-73,9)

 568,8-581,4

 (58,0-59,3) 17,0-22,1 До

 До 0,37 1,68 0,58 0,024 0,034

 745,3-769,8

 (75,9-78,5)

 652,1-669,7

 (66,5-68,3) 17,4-20,5 Е

Мікроструктура всіх труб - сорбіт різного ступеня дисперсності.

Швидкісний нагрів, загартування в спреере. В даний час немає достовірних даних про вплив на механічні властивості металу швидкісного нагріву під загартування при різних температурах.

При нагріванні стали 36Г2С зі швидкістю 8 град / сек із збільшенням температури гартування від 870 до 1000 ? міцність і пластичність стали підвищуються: межа міцності з 961,0 (98) до 1098 Мн / м? (112 кг / мм?), межа плинності з 813, 9 (82) до 1029,6 Мн / м? (105 кг / мм?), відносне подовження з 14 до 16% і ударна в'язкість з 7,84 (8) до 10,8 МДж / м? (11 кг · м / см?) .

Загартування від температури 800-1000?С при звичайному нагріві з витримкою не змінює межі міцності і межі текучості.

Ударна в'язкість і відносне звуження досягають найвищих значень після гартування від 840?С. Подальше підвищення температури загартування веде до зниження пластичності.

Швидкісна термічна обробка дозволяє отримувати механічні властивості навіть дещо вищі, ніж при звичайній термічній обробці, проте температура нагрівання при швидкісний загартування повинна бути дещо вищою.

Гладкі обсадні й інші труби при швидкісний загартування піддають зовнішньому струминному охолодженню.

Зі сталі низьколегованої марки 36Г2С шляхом швидкісного нагріву в поєднанні зі струменевим охолодженням можна отримувати труби марок Л і М.

Труби розміром 73х9х7000мм зі сталі 36Г2С хімічного складу С = 0,38%, Mn = 0,54%, Si = 1,52%, P = 0,028%, S = 0,023%, Cr = 0,09%, Ni = 0, 10% нагрівали під загартування в секційної печі зі швидкістю 4,6 -5,0 град / сек до температури 860-870?С.

Охолодження водою здійснювали в спреере соплового типу. Довжина спреєра і тиск води забезпечували охолодження труб до кімнатної температури за час проходження їх через спреєр.

Швидкість нагріву труб в секційних печах під відпустку 5,5-6,5 град / сек. Температура відпустки 660?С. Охолодження після відпустки на повітрі.

Всі оброблені зазначеним способом труби задовольняли вимогам стандарту марки М (95%) і марки Л (5%) за всіма характеристиками механічних властивостей, за винятком межі міцності.

В основної маси труб (75% із сталі 36Г2С) межа плинності перевищував 833,6 Мн / м2 (85 кг / мм2), а характеристики пластичності і ударної в'язкості не тільки відповідали вимогам стандарту для сталей Л і М, але в більшості випадків значно перевищували їх.

Відносне подовження для 88% із сталі 36Г2С було вище 16%, ударна в'язкість для 90% труб вище 8,82 МДж / м (9кг * м / см2) .?

Типовою мікроструктурою металу труб після термічної обробки сорбіт відпустки. Внаслідок недостатнього нагріву труб під загартування спостерігалася структура сорбіту з феритної складової по межах аустенітних зерен.

Висока температура гарячої деформації труб призводила до грубозернистою структурі металу труб (бал 2-3), що представляє собою перліт з феритноїсіткою по межах аустенітних зерен. Така вихідна структура ускладнює стали при швидкісному нагріванні під загартування. Для поліпшення якості термооброблених труб доцільно гарячекатані труби перед загартуванням піддавати нормалізації.

Збільшення тиску і витрати охолоджуючої води при односторонньому охолодженні не дає позитивного ефекту.

Досвідчені дані показали, що двостороння охолодження в спреере забезпечує наскрізну прокаливаемость решт обсадних труб і дає можливість отримувати зі сталі 36Г2С обсадні труби марки Л і М, а зі сталі Д труби марки Е і К.

Зменшення механічних властивостей висаджених решт термічно оброблених труб пояснюється не тільки вигином волокон, що має місце і в трубах просто нормалізованих, але також і можливої ??неповної прокаливаемостью стінок. Однак, як показали дослідження, в умовах достатнього нагрівання та охолодження при швидкісної термічної обробки можна отримати труби, у яких механічні властивості тіла труби і висаджених решт будуть рівномірними і досить високими. Цьому значною мірою сприяє нормалізація обсадних труб перед остаточною термічною обробкою, яка подрібнює зерно сталі, яке виросло в процесі висадки. Більш дисперсна структура металу, як відомо, прискорює його аустенізацію при нагріванні, що особливо важливо при швидкісній термічній обробці.

Попередня нормалізація підвищує міцність характеристики решт приблизно на 10%, а характеристики пластичності - на 40-60%.

Нагрівання струмами високої частоти, гарт в спреере. Установка для загартування складається з індуктора для нагріву рухається труби під загартування. Нагрітий ділянку труби охолоджується в спреере обертовим потоком води, встановленим за індуктором. Відпустка загартованого ділянки труби також шляхом нагрівання струмами високої частоти в другому індукторі, що знаходиться за спреером. Труба при термообробці рухається горизонтально зі швидкістю приблизно 1 м / хв.

Для зменшення осьового викривлення труб останні приварюють один до одного в суцільну смугу.

Такий термічній обробці піддавали обсадні труби діаметром 168 та 141 мм з товщиною стінки 8-14 мм із сталі марки 36Г2С. Швидкісний нагрів на частоті 2500 гц.

Температура нагрівання під загартування становила 850-950?С, температура відпустки 500-725?С залежно від марки сталі і товщини стінки труби.

Після термічної обробки значно підвищуються не тільки запас міцності труб, але їх пластичні властивості. Недоліком такої установки є низька її продуктивність. [2]

5.3.Терміческая обробка кінців труб

Недоліком муфтових різьбових з'єднань обсадних труб є ослаблене тіло труби в нарізці.

Одним із способів досягнення равнопрочності є зміцнення решт самої труби за допомогою їх термічної обробки.

Технологію зміцнення кінців труб ведуть шляхом нагрівання всієї труби з подальшим гартом решт в спреерной установці. У цьому випадку кінці труб піддають гарту, а всю іншу частину труби - нормалізації.

За іншою технологією нагрівають тільки кінці труб з подальшою їх загартуванням.

При нагріванні під загартування тільки кінців труб спостерігаються дві перехідні зони: зона переходу від гартівних ділянки до нормалізованому (температура вище АС3) і зона з градієнтом температур критичного інтервалу і високого відпустки. Друга перехідна зона характеризується зниженням міцності властивостей приблизно на 5-12%, по відношенню до вихідних при одночасному підвищенні відносного подовження і відносного звуження. [2]

6.Термомеханіческая обробка обсадних труб

Останнім часом отримують розвиток нові технологічні процеси термомеханічного впливу на структуру і властивості обсадних труб, що дозволяють значно поліпшити їх експлуатаційні характеристики та забезпечити суттєву економію металу в народному господарстві.

На лінії для комбінованого високотемпературного термомеханічного зміцнення обсадних труб гарячекатані труби-заготовки після прокатки на наавтоматстане надходять на вхідні бік гуркотів станів і прокочуються до необхідного за технологією розміру. Існуючі раскатні стани відповідно до результатів проведених раніше досліджень замінюються більш двовалкової з осьовим видачею розкату для здійснення прокатки з обтисканнями по товщині стінки до 20% (замість 3-5% на існуючих станах).

Після розкочування труби піддають гарту в спрейерних охолоджуючих пристроях, суміщених з обладнанням вихідний боку гуркотів станів. Труби, що мають температуру на виході в раскатні стани, нижчу, ніж задано за технологією ВТМО, після охолодження автоматично виключаються від потоку високоміцних труб і скидаються в кишеню. Загартовані труби з вихідною боку станів надходять на центральний рольганг іперекладивателем через пристрій для зливу води направляються на вихідний рольганг відпускної печі з кроку балками (з поперечним переміщенням труб). Ця піч (з газовим обігрівом) має дві технологічні зони: нагрівання і витримки. Паливо спалюють у спеціальних, винесених з робочого надсводових топках з рециркуляцією розведених продуктів згоряння в робочому просторі печі. Конструкція крокуючих балок передбачає перекочування труб не тільки на робочому, а й на холостому ходу балок, що забезпечує рівномірний нагрів труб по периметру. Шагалбалки стаціонарні і не охолоджуються.

Далі нагріті до заданої температури відпустки труби надходять на рольганг видачі, а потім у калібрувальний стан. Кліті цього стану нерегульовані, з індивідуальним приводом. Стан призначений для теплої і гарячої калібрування труб.

Після калібрування труби з температурою, близькою до температури відпустки, піддають теплою виправлення на правильному стане і охолоджують на колісному холодильнику. При охолодженні завдяки швидкому обертанню труб викривлення їх по довжині майже відсутня. Тому для високоміцних труб холодну правку, як обов'язкову технологічну операцію можна не передбачати. Наприкінці холодильника є обвідної рольганг перед станами холодної правки, за яким високоміцні труби направляються безпосередньо для обробки. У таблиці наведені показники механічних властивостей металу труб після ВТМО.

Таблиця 5

Механічні властивості металу труб після ВТМО

 Група міцності по ГОСТ632-64 Температура теплової деформації, ?С Тимчасовий опір, кг / мм Межа текучості, кг / мм Відносне подовження,% Відносне звуження,%

 Сталь 10

 Л 600 81,0 74,1 17,5 72,0

 Сталь 36Г2С

 М 600 100,0 84,0 20,0 62,5

Впровадження нової технології дозволить поліпшити якість труб, застосувати для їх виготовлення вихідну заготовку з більш дешевого металу і знизити експлуатаційні витрати. [7]

7. Контроль якості труб після термічної

і термомеханічної обробки

З метою забезпечення високих експлуатаційних властивостей труб нафтового сортаменту при їх виготовленні здійснюється ретельний поопераційний контроль геометричних розмірів, механічних властивостей і стану внутрішньої і зовнішньої поверхонь.

Заключною операцією технологічного контролю обсадних труб є випробування внутрішнім гідравлічним тиском. Мета гідравлічного випробування - перевірка міцності тіла труби та герметичності нарізного сполучення.

Застосування гарту і відпустки в деяких випадках викликає появу додаткових дефектів, обумовлених термічною обробкою (гартівні тріщини та ін.). Тому в технології виробництва високоміцних труб особливу важливість, крім гідравлічних випробувань, набуває контроль якості труби і особливо різьбових кінців. Зовнішні та внутрішні значно знижують опір труби чинним навантажень і можуть служити причиною аварій.

Найбільш поширеними видами контролю труб на вітчизняних і зарубіжних заводах є візуальний огляд, а також контроль за допомогою магнітного, ультразвукового методів і гамма-дефектоскопії. [2]

Література:

[1] - Ю.А.Башнін, Б.К.Ушаков, А.Г.Секей, Технологія термічної обробки, М., Металургія, 1986.

[2] - О.О.Шевченка, В. І. Стрижак, Виробництво труб для нафтової промисловості, М., Металургія, 1965.

[3] - А.А.Гайворонскій, Кріплення нафтових і газових свердловин в США, Гостоптехіздат, 1962.

[4] - Ю. М. Матвєєв, виробництво високоміцних обсадних труб, Сталь, 1953, №10.

[5] -Металловеденіе і термічна обробка сталі. Довідник. т.III, М .: Металургія, 1983.

[6] -Б.П.Колеснік, Механічні властивості вуглецевої і низьколегованої трубної сталі після нормалізації із застосуванням швидкісного нагріву, Виробництво труб, сб. статей УкрНІТІ, вип. 9, Металлургиздат, 1963.

[7] -В.М.Янковскій та ін., Чорна металургія, Бюл. Наук.-техн. журн., 1976, №10, ст.41.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка