Нормы механических свойств обсадных

НОРМЫ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРИЛЬНЫХ

ТРУБ (НЕ МЕНЕЕ)

Показатели	Группы прочности стали
Д	К	Е	Л	М	Р	Т
sв, МПа sт, МПа d5, % d10, % y, % KCU, кДж/м^2
Примечание. Образцы для проверки механических свойств вырезают вдоль высаженного конца трубы

Отечественный и зарубежный опыт свиде­тельствует о том, что кроме труб группы проч­ности Д, все остальные трубы целесообразно изготавливать с использованием процесса тер­мического упрочнения. Несмотря на усложне­ния, вносимые такой технологией в общий про­цесс производства труб, технико-экономическая эффективность ее несомненна в сравнении с изготовлением таких труб из легированной ста­ли в сочетании с простой термической обра­боткой.

Трубы всех трех типов являются рабочим инструментом при проходке и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, поэтому к ним предъявляют жесткие требования по точности геометрических размеров (особенно по точно­сти диаметра, овальности и кривизне). Эти требования обусловлены как условиями служ­бы, так и необходимостью получения заданных параметров резьбовых концов. В результате термического упрочнения происходит уменьше­ние точности геометрических размеров труб — увеличивается диаметр, возрастает овализация поперечного сечения и продольная кривизна. По этой причине в состав термических отделе­ний вводят обязательные средства для исправ­ления геометрии упрочненных труб — калибро­вочные и правильные станы. Для уменьшения остаточных напряжений в готовых трубах предпочитают вести операции калибрования и правки сразу же после отпуска, т. е. в теплом состоянии.

Таблица 35.5

и насосно-компрессорных труб (не менее)

Показатели	Группы прочности стали
Д	К*^1	Е	Л	М	Р	Т*^3
sв, МПа sт^*4, МПа d5, %	379¾552 14,3	12,0	552¾758 13,0	655¾862 12,3	758¾965 10,8*^2	930¾1137 9,5	1034¾1241 8,5
Примечание. *^1 Обсадные трубы группы прочности К применяются до 01.01.85 г. *^2 Относительное удлинение для насосно-компрессорных труб не менее 11,3%. *^3 Группа прочности Т распространяется только на обсадные тру­бы. *^4 Нормируется также верхнее значение предела текучести.

Процесс упрочнения осуществляют в ос­новном на непрерывных линиях скоростной термической обработки.

На рис. 35.16 представлена технологи­ческая схема отделения по производству вы­сокопрочных труб в цехе № 4 трубопрокатного завода им. К. Либкнехта, которое предназна­чено для термической обработки обсадных труб диаметром 168—351 мм с толщиной стен­ки 6,2—16,5 мм. Линия работает следующим образом: трубы мостовым краном укладывают на наклонный стеллаж 1, дозатор 2 передает их по одной на задающий рольганг 3 для вво­да в закалочную печь 4. После нагрева в печи трубы попадают в струйное охлаждающее устройство 5. Различная скорость вращения колес на вводном и печном рольгангах (что достигается регулированием электрического на­пряжения) обеспечивает транспортировку труб во время нагрева и охлаждения встык (без за­зоров). Как только задний конец трубы выхо­дит из спрейера, скорость ее транспортировки увеличивается для образования разрыва между трубами. Затем перекладыватель 6 укладывает трубу на задающий рольганг 7 отпускной печи 11. После нагрева в отпускной печи трубы рольгангом 12 на транспортной скорости зада­ют в стан теплого калибрования 15, откуда по наклонному столу 16 они скатываются к упо­ру 17 и по вводному рольгангу 18 поступают в стан теплой правки 19. Затем трубы посту­пают на холодильник 20, а при необходимости по рольгангу 14 могут быть переданы к стану холодной правки 21, на стеллаж осмотра 22 и далее на дефектоскопию.

Нормализацию можно проводить двумя по­токами одновременно: а) со стеллажа 1 тру­бы через печь 4 передают на холодильник 8 и правильный стан 21; б) со стеллажа 9 тру­бы передают на вводной рольганг 7 печи 11, по выходе из которой они поступают на холо­дильники 13 и 20 кдалее на холодную прав­ку 21.

Для обеспечения требуемых стандартами норм механических свойств необходимо тща­тельное ведение процесса термообработки, од­но из важнейших условий которого — синхрон­ная работа всего оборудования линии и осо­бенно закалочной и отпускной печей.

Рис. 35.16. Схема термического отделения цеха № 4 натрубопрокатном заводе им. К. Либкнехта

На рис. 35.17 представлена номограм­ма для выбора условий синхронной работы пе­чей. Задавшись размером труб, требуемой температурой нагрева под закалку и температурой закалочной печи, можно определить синхрон­ную скорость движения труб по линии и сред­нюю температуру зон нагрева отпускной печи. Затем по средней температуре выбирают тем­пературы печи в зонах.

Рис. 35.17. Номограмма для выбора режимов син­хронной работы закалочной

(при средней температу­ре в ней 1200°С) и отпускной печей: 850, 900, 950 — температуры нагрева металла под за­калку, °С; 650, 600 и 550 — температуры отпуска, °С

Описанная технологическая схема в основ­ных чертах является типовой, а в зависимости от вида труб и требований к ним в состав обо­рудования вносятся отдельные дополнения и изменения.

Так, при термическом упрочнении буриль ных труб с высаженными утолщенными конца­ми для обеспечения качественного нагрева и эффективного охлаждения их в термическом отделении Таганрогского металлургического за­вода применены: 1) индукционный подогрев утолщенных концов перед закалочной печью; 2) двухстороннее спрейерное охлаждение кон­цов трубы (переднего — движущимся вместе с трубой внутренним спрейером; заднего — за­ливкой воды внутрь наклонными струями на­ружного спрейера); 3) индукционный подогрев утолщенных концов перед отпускной печью.

Рис. 35.18. Влияние коэффициента крепости стали 32Г2 и температуры отпуска

(цифры у кривых, °C) на прочностные характеристики

(по данным Г. П. Прозорова, В. М. Янковского, Т. В. Соболе­вой)

Рис. 35.19. Кумулятивные кривые изменения проч­ностные свойств в зависимости

от коэффициента кре­пости и температуры отпуска (по данным В. М. Ян­ковского, Г. П. Прозорова,

Т. В. Соболевой): а — при температуре отпуска 540 °С—570 °С; б — 600— 630 °С;

1 — коэффициент крепости <0,67; 2 — >0,67.

Химический состав стали для труб нефтя­ного сортамента не оговаривается стандартами и марка стали выбирается, изготовителем по технико-экономическим соображениям (исходя из конкретного состава оборудования и техно­логических возможностей производства заго­товки и труб) и регламентируется в технологи­ческой документации.

В СССР и многими фирмами за рубежом при производстве высокопрочных труб в каче­стве базовой применяется марганцовистая сталь (например, 32Г2 или 32Г2С), при необ­ходимости дополнительно легированная хро­мом, молибденом, ванадием и др. элементами. Как правило, содержание углерода в ней не превышает 0,35 %,'а марганца 1,45 % во избе­жание образования закалочных трещин и силь­но выраженной ликвации в слитке (заготовке). Уровень получаемых свойств зависит от плавочного состава стали (характеризуемого коэф­фициентом крепости и для марганцовистой стали выражаемого через % С + 0,25 % Мn) и температуры отпуска. Влияние указанных факторов на механические свойства труб из стали 32Г2 представлено на рис. 35.18.

Из кумулятивных кривых изменения проч­ностных свойств в зависимости от коэффициен­та крепости стали 32Г2 для двух интервалов температур отпуска (рис. 35.19) следует, что обеспечение нормируемых значений прочност­ных характеристик, особенно предела текуче­сти, даже в одной плавке затруднительно; при таких колебаниях плавочного состава по угле­роду (0,30—0,35 %) требуется индивидуальный подбор температуры отпуска для каждой плав­ки. Поэтому для улучшения качества труб не-, обходимо дальнейшее совершенствование тер­мического оборудования в направлении обеспе­чения более узких интервалов температур при отпуске (не ±15, а например, ±10° С от номи­нала) и сужение диапазона допускаемых зна­чений содержания в стали углерода.

Ориентировочные режимы термической обра­ботки обсадных труб из стали 32Г2 для по­лучения разных групп прочности представлены в табл. 35.6.

В отличие от гладких обсадных и насосно-компрессорных труб группы прочности Д, по­ставляемых потребителю без термической об­работки, все бурильные трубы подвергают обя­зательной термической обработке после вы­садки концов, при этом трубы группы прочно­сти Д нормализуют.

Для получения одинаковой прочности бу­рильных труб по длине применяют сталь с большим коэффициентом крепости или более легированную. Термически упрочненные бу­рильные трубы лучше работают в условиях знакопеременных нагрузок, нежели нормализо­ванные (табл. 35.7, рис. 35.20).

Таблица 35.6

Дата добавления: 2015-06-27