Влияние термической обработки на свойства бурильных труб

Режимы нагрева под закалку и отпуск обсадных труб, °С

Толщина стенки трубы, мм	Группа прочности	Коэффициент крепости 0,60¾0,67	Коэффициент крепости более 0,67
закалка	отпуск	закалка	отпуск
8¾10     > 11	Е Л М Е Л М	860¾890 860¾890 860¾890 880¾910 880¾910 880¾910	640¾670 600¾630 570¾600 620¾650 600¾630 540¾570	860¾890     860¾890	660¾690 640¾670 600¾630 640¾670 600¾630 580¾610

Таблица 35.7

Режим термической обработки	Группа прочности по ГОСТ 631-75	Испытания на растяжение	Испытания на усталость* (предел выносливости, МПа)	Номер кривой на рис. 35.20
sв, МПа	sт, МПа	d5, %	y, %
Нормализация 880—900 °С, охлаждение на воздухе Нормализация 880— 900 °С, закалка в воде 880—900 °С, отпуск 660—680 °С Нормализация 880— 900°С, закалка в воде 880—900 °С, отпуск 600—620 °С	Д     Е   Л			19,5     21,7   13,4	54,4     52,8   41,5	16,7     20,6   21,6
*Тип образца по ГОСТ 2860¾65 УП (с надрезом)

Большую часть обсадных и насосно-компрессорных, а также некоторую часть буриль­ных труб между собой соединяют муфтами, имеющими внутреннюю резьбу. Механические свойства муфт должны соответствовать нормам механических свойств труб аналогичных групп прочности.

Термическую обработку муфт могут про­водить двумя различными путями: 1) закалкой и отпуском муфтовых труб; 2) закалкой и от­пуском отдельных муфтовых заготовок. Второй вариант подразделяется на два технологичес­ких подварианта: а) закалка и отпуск муфто­вых заготовок, разрезанных на мерные длины и последующая их механическая обработка; б) закалка и отпуск муфтовых заготовок, раз­резанных на мерные длины и прошедших пред­варительную черновую расточку (и обточку), и последующая их чистовая механическая об­работка.

Рис. 35.20. Влияние условий термической обработки на предел выносливости металла

бурильных труб (обозначения кривых расшифрованы в табл. 35.7)

Рис. 35.21. Зависимость прочностных характеристик металла муфт от коэффициента крепости (КК) и температуры отпуска: 1 — КК=0,73; 2 — КК-0,64

Термическую обработку муфтовых труб про­водят на том же оборудовании, что и об­работку бурильных труб, используют сталь та­кого же состава, что и для бурильных труб (т.е. с коэффициентом крепости, близким к верхнему пределу). Это технологическое на­правление приводит к дополнительным трудно­стям при механической обработке. Второе тех­нологическое направление требует специально­го термического оборудования, однако оно снимает ряд затруднений в механической обра­ботке. Для больших размеров муфт (диамет­ром более 166 мм) целесообразно использовать второе направление, поскольку толщина стен­ки муфт становится значительной, поэтому при производстве высокопрочных обсадных труб больших размеров предусматривают специальные муфтовые термические отделения, как, на­пример, на заводе им. К. Либкнехта. Расточен­ные черновые муфтовые заготовки подают на загрузку в специальном контейнере, из которого они последовательно задаются в закалочную печь. С этого момента муфтовые заготовки пе­ремещают с вращательно-поступательным дви­жением через все агрегаты линии (при нагре­ве йод закалку, закалке и отпуске).

По данным Г. П. Прозорова, 3. Н. Холявко, М. М. Ханиной (рис. 35.21) для получения муфт (с толщиной стенки 24 мм) с механичес­кими свойствами группы прочности М и выше необходимо дополнительное легирование стали карбидообразующими элементами (например, использование стали марки 25Г2СФБ).

Открытие новых топливных месторождений выдвигает задачи не только повышения стати­ческой и циклической прочности труб, но так­же повышенных хладостойкости, сопротивле­ния хрупкому разрушению в различных агрес­сивных средах, сопутствующих нефти и газу и, в первую очередь, сульфидному растрескива­нию (коррозия под напряжением в среде влажного сероводорода).

Стойкость против сульфидного растрески­вания снижается с увеличением предела текучести и появлением в структуре стали немартенситных продуктов либо неотпущенного мартенсита. Максимальное сопротивление суль­фидному растрескиванию имеют стали со структурой сфероидизированных мелких кар­бидов, равномерно распределенных в ферритной матрице. Такая структура может быть соз­дана, если после закалки получен мартенсит и применен последующий отпуск с длительной выдержкой. Для обеспечения полной прокали-ваемости на всю толщину стенки в большин­стве случаев используют стали, легированные хромом и молибденом, что вынуждает приме­нять для получения необходимой структуры длительный отпуск (выдержка около 1 ч). По­этому при производстве высокопрочных труб, стойких против сульфидного растрескивания, обращают внимание на точность нагрева под закалку и отпуск, применяют гидросбив окали­ны с поверхности трубы перед закалкой, ис­пользуют отпускные печи с шагающими желоб­чатыми балками, обеспечивающие равномерный нагрев и длительную выдержку при отпуске.

Дата добавления: 2015-06-27