Реферат: Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С

Банк рефератов / Металлургия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 340 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

17 20 Министерство Образования и Науки Украины Национальная Металлургическая Академия Украины Кафедра термической обработки металлов Реферат на тему: Ѕ Термическая обработка и термомеханическая обраб о т ка обсадных труб из стали 36Г2С Ѕ Подготовила ст.гр. МТ-97-2 Черных Е.С. Проверил преподаватель Прядко Е.И. г.Днепропетровск 2001г. Содержание: Стр. Введение………………………………………………………………..3 1.Назначение обсадных труб...………………………………..……...4 2.Сортамент и технические требования, предъявляемые к обсадным трубам………………………………………………………5 3.Материал обсадных труб……..……………………………….…….6 4.Технологическая схема производства обсадных труб…………….7 5.Термическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С…………..8 5.1.Нормализация труб………………………………………………...8 5.2.Закалка и отпуск труб……………………………………………..12 5.3.Термическая обработка концов труб……………………………..16 6.Термомеханическая обработка обсадных труб……………………16 7.Контроль качества труб после термической и термомеханической обрабо т ки…………………… ………………….18 Литерат у ра………………………………………………… …………..19 Введение В отличие от других видов ме таллопродукции для труб характерны ра з витая поверхность (наибольшее отношение площади поверхности к ма ссе), наличие внутренней полости, значительный сортамент по геометричес ким размерам, способам производства и н а значению. По способу производства трубы подразделяют на литые, бесшовные и сварны е. Основной объём производства составляют бесшовные и сварные. По назнач ению трубы подразделяют: на трубы для нефте- и газодобывающей промышленн ости, теплоэнергетики, магистральных газо- и нефтепроводов, трубы для пр оизводства подшипников, химической промышленности, стро и тельства и т.д. Условия эксплуатации труб различного назначения позволяют сформул и ровать основные требования, предъявл яемые к материалу для их производс т ва. Так, для труб нефтяного сортамента условия эксплуатации весьма разн о образны: интервал рабочих температур от – 60 до 150-200 єC, знакопеременные нагрузки (бур ильные и насосно-компрессорные трубы), коррозия под напр я жением в среде сероводорода. В этой связи трубы для добычи нефти и газа должны обладать высокой прочностью и пластичнос тью, сопротивлением у с талостному и хру пкому разрушению. Для северных районов требуется выс о кая хладостойкость металла труб.[1] 1.Назначение обсадных труб При бурении нефтяных скваж ин стальные трубы используют для перед а чи вращения породоразрушающему инструменту, для крепления стено к скв а жин в процессе бурения и эксплуа тации, для транспортировки нефтепроду к тов на поверхность и других целей. Стоимость труб в общей стоимост и бур о вого оборудования соста в ляет около 60%. По своему назначению трубы нефтяного сортамента разделяют на б у рильные, утяжелённые бурильные, рабочие (или ве дущие) бурильные, обса д ные и насосно-ко мпрессорные трубы. При бурении и эксплуатации скважин из труб этих видов составляют б у рильные, обсадные и насосные колонны, в кото рых отдельные трубы соед и няют между со бой с помощью специальных резьбовых соединений. Передачу вращения породоразрушающему инструменту (в случае рото р ного способа), транспортировку жидкости ил и газа для очистки забоя скваж и ны от ра зрушенной породы осуществляют с помощью бурильной колонны. Для предохранения скважин от обрушения в скважину опускают колонну обс адных труб. Обычно обсадная колонна состоит из следующих элементов (рис.1): Направление (а) служит для крепления устья скважин и направлени я потока промывочной жидкости. Направление опускается на глуби- ны п о рядка 4-6 м. Кондуктор (б) служит для перекрытия вер х них слабых слоёв пород, для изоляции сква- жин от возможного притока гру нтовых вод и обеспечения в ертикального направления стволу скваж ины. Кондуктор обычно опу с ка ется на глубину 40-60 м , а в глубоких сква- жинах – до 600 м. Промежуточные колонны (в) опу с кают в за- в и симости от общей глубины скважины на 2000- 3000 м, они в основном служат для р а зобщения пластов. Эксплуатационная к о лонна (г) служит для изоляции продуктивного горизонта от дру- гих и обеспечивает доступ к нему. Иногда её используют для извлечения нефти и газа на поверхность. Обсадные трубы испытывают три вида нагрузок – растяжение, наружн ое (сминающее) и внутреннее давление. Растягивающие нагрузки вызываются собственным весом колонны обсадных труб. Обычно напряжения в обсадных т рубах соответствуют разности наружного и внутреннего давлений. Но в н е которых случаях трубы могут оказатьс я под действием только наружного или только внутреннего давления. В этом случае трубы находятся в наиболее т я ж ёлых условиях работы. Для транспортировки нефтепродуктов на поверхность используют коло н ны, составленные из насосно-компрессо рных труб.[2] 2. Сортамент и технические требования, предъявляемые к обсадным тр у бам Изготовление труб для нефтяной и газовой промышленности произво ди т ся по специальным стандартам или те хническим условиями, в которых строго регламентированы: размеры труб по диаметру и толщине стенки, длина труб, размеры соединений, категория про чности материала, а также точность изг о товления труб и резьб, виды и методы испытаний. В СНГ обсадные трубы изготавливают по ГОСТ-632-57 только бесшо в ными диаметром 114- 426 мм с толщиной стенки 6-14 мм . Длина резьбы на трубах увеличивается с 79,5 до 98,5 мм по мере роста диаметра независимо от толщины стенки. Проект стандарта на обсадные трубы, взамен ГОСТ 632- 57, включает размеры труб по диаметрам (как принятые в практике СНГ, так и за рубежом) с толщиной сте нки 6-14 мм. Аналогично APIstd5A в проекте пр ед у смотрено изготовление труб с длинн ой и нормальной (короткой) резьбой. Причём длина резьбы такая же, как и в за рубежных стандартах. Для труб ди а метро м 127; 139,7; 177,8-298 мм с толщиной стенки 6- 8 мм предусмотрена укороченная нор мальная резьба. В СНГ разработан проект специального государственного стандарта на св арные обсадные трубы диаметром 426-530 мм с толщиной стенки 8-12 мм. Для креп ления неглубоких скважин более экономично применение сварных тонкосте нных труб вместо бесшовных. Поэтому необходима организация производст ва таких труб диаметрами 114-426 мм с то лщиной стенки 4-6 мм для скважин н е ответственного назначения. Стандарты на трубы нефтяного сортамента не определяют применяем ый материал, а задают только минимальные значения показателей механиче ских свойств ( уb, уs, д, ш, ak ). Таблица 1 Механические свойства материала обсадных труб Категория прочности Предел прочности, Мн/м І( кг/мм І) Предел текучест и, Мн/м І( кг/мм І) Удлинение, % А 411,9 (42) 245,2 (25) 25 С 539,4 (55) 313,8 (32) 18 Д 637,4 (65) 372,6 (38) 16 К 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 Обсадные трубы в обязатель ном порядке подвергают гидравлическим и с пытаниям для проверки прочности тела трубы и герметичности резьб ового с о единения. Стандартом API предусм отрено испытание внутренним гидравл и ческим давлением обсадных труб диаметром до 245мм, вызывающим в теле трубы напряжения, равные 80% от предела текучести материала, а труб бол ь шого диаметра – 60%. Для высокопрочных труб, идущ их на глубокие скваж и ны, рекомендуют д оводить напряжения в теле трубы до 95% от предела тек у чести материала [3]. 3.Материал обсадных труб Техническими условиями на трубы нефтяного сортамента химический состав сталей, за исключением серы и фосфора, не оговаривается и марка ст али в ы бирается изготовителем по техни ко-экономическим соображениям и регл а ментируется в технологической документации. Максималь ное содержание элементов определяется применяемым исходным сырьём и с пособом выпла в ки стали и находится в п ределах 0,030-0,065% для серы и 0,035-0,110% для фосф о ра. Таблица 2 Химический состав сталей для обсадных труб, применяемых в СНГ Кате г о рия прочн о сти (ма р ка стали) Химический состав, % С 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 С 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 К 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 получения труб более высоких категорий прочности возможны дв а пути [4]: 1)применение легированных сталей с последующей сравнител ьно простой термической обработкой (нормализация или нормализация и от пуск); 2)применение простых углеродистых или низколегированных сталей с посл е дующей закалкой и отпуском. 4.Технологическая схема прои зводства обсадных труб Технология производства труб нефтяного сортамента определяется видом труб, категорией прочности и применяемым для их изготовления мате риалом. По категории прочности трубы нефтяного сортамента можно раздел ить на три группы: обычной прочности с пределом текучести до 490,3 Мн/м І (50 кг/мм І), высокой прочности с пределом текучести 539,3-735,5 Мн/м І (55-75 кг/мм І), особо высокой прочности – более 735,5 Мн/м І(75 кг/мм І). Рисунок 2.- Технологическая схема производства обсадных труб Обсадные трубы обычной прочности с минимальным пределом текуч е сти до 490,3 Мн/м І (50 кг/мм І) изготавливают по следую щей технологической схеме (рис.2). Горячая прокатка 1, обрезка концов и снят ие фасок 2, нарезка резьбы 9, навёртка муфт 10, гидроиспытание 11 и покраска 12. Те рмическая обработка этих труб (нормализация) производится только в случ ае получения неудовлетворительных механических свойств. Опыт эксплуат ации труб кат е гории прочности К (миним альный предел текучести 490,3 Мн/м І (50 кг/мм І) ) показывает, что трубы этой категории не обходимо подвергать нормализации, так как эти трубы имеют неравномерны е механические свойства по длине вследствие местной подкалки при пр о катке. Обсадные трубы высокой прочн ости в зависимости от применяемого матери а ла могут изготавливаться по двум технологическим схемам. Для леги рова н ных сталей технологическая схем а следующая: после прокатки 1 и обрезки концов 2 трубы подвергают нормализ ации в печи 3 и отпуску в печи 5. Иногда для труб категории прочности Е приме няют нормализацию с прокатного н а грев а. После термической обработки трубы калибруют по наружному диаме т ру 6. Однако в этом случае операцию калибров ки опускают вследствие отсу т ствия кал ибровочных станов в потоке печей и после термообработки трубы направля ют прямо на правильные станы 7. После правки контролируют с о стояние наружной поверхности труб 8, нарезают р езьбу 9 и навинчивают му ф ты 10. Трубы с муф той проверяют на прочность и герметичность резьбового соединения путё м гидравлических испытаний на прессах 11. После гидрои с пытаний трубы окрашивают, маркируют и направляют на скл ад готовой пр о дукции. Технологическая схема изготовления высокопрочных труб из углеро д и стых и низколегированных сталей отл ичается от описанной выше только те р ми ческой обработкой. После обрезки концов на станках 2 трубы нагревают до т емператур закалки в печи 3, охлаждают в специальных устройствах 4 и затем п одвергают отпуску в печи 5. При применении закалки и отпуска вследствие и скажения точности поперечного сечения и увеличения кривизны операции калибровки и правки обязательны. Для снижения прочности материала труб при калибровке и правке эти операции должны выполняться при температур ах 200-500 єC. После правки труб выполняют опера ции, обозначенные на рис.2 позициями 8-12.[2] 5.Термическая обработка обса дных труб из стали 36Г2С Термическая обработка – важнейшая составная часть технологии п рои з водства различных видов стальных труб. Основные цели термической обработки труб следующие: обеспечение различных эксплуатационных свойств (трубы для добычи нефт и и газа, трубы для котлов теплоэнергетических уст а новок и др.); подготовка структуры и свойств для дальнейшей обработки в различных об ластях машиностроения (трубы для подшипников); восстановление пластичности металла для возможности дальнейшего д е формирования в процессе передела (тру бы промежуто ч ных размеров); создание диффузионной связи между различными слоями в биметаллич е ских, многослойных и свертных паяных труба х; выравнивание структуры и свойств металла сварных и литых труб пер е менной геометрии по длине (например, буриль ных труб с высаженными ко н цами).[5] 5.1.Нормализация труб При производстве труб нефтяного сортамента нормализацию как тер м и ческую операцию применяют в тех случ аях, когда требуемые механические свойства металла труб (предел текучес ти до 539,4 Мн/м І (55 кг/мм І) можно получить из стали простой, дешёвой марки типа 36Г2С). Нормализацию труб следует производить после полного их потемнен ия после прокатки. В этом случае крупнозернистая и неоднородная структу ра стали, полученная в результате высокого нагрева перед прокаткой, подв ерг а ется по существу перекристаллиза ции в процессе охлаждения и последующего нагрева под нормализацию. Температура нормализации труб марки 36Г2С находится в пр е делах 830-890 єC. Если после нормализации предел текучести или предел прочности н и же обусловленных ГОСТом норм, то температуру п овторной нормализации следует повысить на 20-30 єC. Неудовлетворительные результаты испытаний по относительному уд линению, относительному сужению или ударной вязк о сти можно исправить снижением температуры на 20-30 єC. Заметное влияние на изменение механических свойств оказ ывает ск о рость охлаждения труб. Для тр уб из стали 36Г2С применение ускоренного о х лаждения обдувкой воздухом повышает предел прочности высаженных ко н цов на 4,5%, предел текучести на 5,4%, удар ную вязкость на 13,7%, относ и тельное удлин ение практически остаётся без изменения. Точные режимы термической обработки устанавливают при помощи л а бораторных и цеховых экспериментов с учёт ом термической характеристики печи, условий охлаждения и специфичност и свойств данной стали. Темпер а тура но рмализации для стали данной марки должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить получение гомогенно-бейнитной структуры, являющейся осново й для получения после отпуска высоких прочностных и пластических свойс тв. Если температура нормализации является универсальной для стали да н ной марки, то температуру отпуска часто ус танавливают индивидуально для отдельной плавки в зависимости от её хим сост а ва. Контроль температуры труб при нагреве и выдержке в методических п е чах производят термопарой, вставляемой в т рубу. Температура печи контр о лируется по боковым и сводовым термопарам, а температура выдаваемых труб – с пом ощью оптического пирометра или других приборов. Боковые термоп а ры устанавливают так, чтобы их показания были в ыше температуры металла на 20-30 єC. На величину зерна и механические свойства нормализуемых труб, кроме температуры нагрева металла и скорости охлаждения, оказывае т также вли я ние время нагрева и выдерж ки металла в печи. Для получения мелкозернистой структуры время выдержк и не должно превышать определённо величины. Общая продолжительность нагрева в методических печах с наклонным подо м для труб с толщиной стенки от 7 до 30 мм колеблется от 70 до 140 мин, время выдержки от 10 до 25 мин. Меньшее время соот ветствует трубам меньшими стенкой и диаметром. Нормализация с охлаждением на воздухе обсадных труб из стали 36Г2С не обес печивает требований ГОСТа на обсадные трубы марки Е. Рисунок 3.- Микроструктура стали 36Г2С после нормализ а ции. Ч400 Микроструктура металла таких труб (рис.3) состоит из крупны х, строче ч но-расположенных выделений ф еррита и сорбитообразного перлита. Такая структура свидетельствует о н едостаточном охлаждении труб при нормализ а ции. Пределы прочности и текучести имеют низкое значение. Более си льное охлаждение в производственных условиях струёй сжатого воздуха п овышает предел прочности и относительное удлинение, однако предел теку чести при этом находится на границе норм. Макроструктура этой стали после охлаждения струёй сжатого воздуха (рис .4) имеет более мелкое зерно, направленность структурных составляющих от сутствует. Рисунок 4.-Микроструктура стали 36Г2С после охлаждения струёй сж а того воздуха. Ч400 Возможно, что достаточно сильное охлаждение по всей длин е труб при условии их вращения позволит наладить получение обсадных тру б из стали 36Г2С марки Е. Об этом свидетельствует мелкозернистая микростру ктура ст а ли (рис.5), полученная при интен сивном охлаждении патрубков струёй возд у ха. Соответствующие этой структуре механические свойства надёжн о гара н тируют получение обсадных труб марки Е. Рисунок 5.- Микроструктура стали 36Г2С после интенсивного воздушн о го охлаждения с вращением трубы. Ч400 В таблице 3 приведены механические свойства обсадных труб после но р мализации и отпуска при различных тем пературах. Таблица 3 Механические свойства обсадных труб после нормализации и отпуск а Темп ер а тура о т пуска, єC Механические свойства в продольн ом направлении Предел проч ности, Мн/м І (кг/мм І) Пр едел т е кучести, Мн/м І (кг/мм І) Относ и тельное удлинение, % Сужение площади попере ч ного сеч е ния, % Отнош е ние пред е ла текуч е сти к пр е делу про ч ности, % Ударная вязкость, Мдж/м І (кгм/см І) После нормал и зации 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) М икроструктура обсадных труб после нормализации состоит из смеси троос тита с мелкопластинчатым перлитом и разорванной ферритной сетки. С повы шением температуры отпуска в структуре стали появляется сфероидиз и рованный цементит. Нагрев поверхности трубы и прогрев её по сечению в современных печ ах ск о ростного нагрева протекает весь ма интенсивно с высокой производительн о стью. Однако в таких печах весьма трудно, а подчас невозможно осуще ствить технологическую выдержку, необходимую для протекания диффузион ных процессов и фазовых пр е вращений в металле. Поскольку скорость диффузионных процессов зависит не только от в р е мени, но и от температуры, возникает в озможность сократить во времени те х но логическую выдержку труб при нагреве повыш е нием температуры. По данным исследования Б.П.Колесника [6], механические свойства ст а ли марки 36Г2С после нормализации с прим енением скоростного нагрева (1,8-8 град/сек) получаются такими же, а в некотор ых случаях и более высокими, чем после нормализации с нагрева с технолог ической выдержкой. При норм а лизации с выдержкой наиболее высокие механические свойства у исследова н ных сталей получали при температуре 840-860 єC, тогда как после скоростной нормализации опт имальная температура составила 900-960 єC. Ста ль 36Г2С после скоростной нормализации была наиболее про ч ной. Нормализация труб из стали 36Г2С при температуре нагрева 850 єC и в ы ше с примен ением скоростного нагрева в секционных печах практически не изменяет п редела текучести, уменьшает на 9,8-29,4 Мн/м І (1,0-3,0 кг/мм І) вр е менно сопротивление, несколько увеличивает значения относите льного удл и нения и сужения, а также сни мает внутреннее напряжение. Возможно, что б о лее интенсивное охлаждение изменит указанные показатели.[2] 5.2.Закалка и отпуск труб Наивысшие показатели прочностных и пластических характеристик т руб можно получить путём закалки с последующим отпуском. Применение закалки с отпуском позволяет улучшить свойства труб и з у г леродистой или низколегированной стали до уровня или даже несколько выше свойств нормализованных труб из стали, легированной марганцем, молибд е ном, ванадием и др. Внедрение в промышленности закалки с отпуском вместо нормализации поз воляет при производстве высокопрочных труб нефтяного сортамента сэк о номить большое количество марганца, м олибдена, вольфрама и других лег и рующи х элементов при одновреме н ном улучшен ии свойств труб. В промышленности имеют место следующие основные технологические приём ы улучшения стали: методический нагрев в проходных печах – закалка в ва ннах – отпуск в методических печах, скоростной нагрев в секционных печа х – закалка в спреере – отпуск в секционных или роликовых печах. Встреч ается также нагрев под закалку и отпуск в индукционных нагревательных у стройс т вах и другие сочетания указанн ых способов нагрева. Методический нагрев, закалка в ваннах. Зак алка труб в ваннах не получ и ла большог о применения и вряд ли следует ожидать развития этого способа закалки в будущем. Прочностные и пластические показатели при закалке труб в ванне, впр о чем как и при других способах закалки, в си льной степени зависят от темпер а туры з акалки и, особенно, от температуры отпуска. Температура закалочной среды также оказывает заметное, хотя и в меньшей степени, влияние на пок а затели механических свойств. Исследования (по Ф.В.Вдовину) прочностных и пластических свойств обсадны х труб из стали 36Г2С, закалённых в ванне, показали, что предел прочности и пр едел текучести в сильной степени зависят от температуры о т пуска. С увеличением температуры отпуска для всех режимов нагрева и темп е ратур закалочной среды пределы прочности и текучести заметно снижаются, но не настолько, чтобы при самых высоких т емпературах отпуска не удовл е творять требованиям, предъявляемым к трубам марки Е. Величина относ и тельного удлинения при этом достигает наибол ьших значений при температ у ре отпуска 650 єC. При повышении температуры закалки предел прочности посл е отпуска понижается. Такая же картина наблюдается и по пределу т е кучести. Наибольшие показатели относительного удлинения также зависят от те м пературы закалки и отпуска и, например , для стали 36Г2С могут быть получ е ны при т емпературе закалки 850 є С, отпуска 650 є С. С увеличением температуры закалочной среды предел текучести стали пос ле отпуска понижается, тогда как предел прочности почти не изменяется. О тносительное удлинение достигает максимальных значений при закалке в воде, подогретой до температуры 40-60 є С. Подбирая режим термической обработки, можно получить при опред е ленных условиях наилучшие показатели механич еских свойств для стали да н ной марки. Т ак для стали 36Г2С такими условиями являются: температура з а калки 850 є С, отпу ска 650 є С, воды 40-60 є С. Рисунок 6.- Микроструктура стали после закалки и отпуска. Ч500 Структура закаленной и отпущенной стали в этом случае со стоит из ме л кодисперсного сорбита (рис .6) без свободных выделений феррита, что свид е тельствует о переходе при нагреве за критическую точку Ас3, а следовательно, о полной закалке стали. Высокие пластические и прочностные свойства, соответствующие тр еб о ваниям марки Е, а по переделу текуче сти марки Л, обеспечивает полная те р ми ческая обработка труб, полученных с автоматического стана из катаной з а готовки стали марки 36Г2С. В данном случае нагрев труб под закалку осуществляли в методическ ой проходной печи с наклонным подом, а отпуск – в камерной печи с выдержк ой порядка 2ч. Закалку производили в ванне с водой, подогретой до температ у ры 40-60 є С. Закалка в ванне труб (299х9мм) из сталей марок С, Д и К с температур 840-850 є С с последующим отпуском при 640-650 є С обеспечивает механич е ские свойства более высокого класса, чем труб из этих же сталей, но термич е ски не обработанных (табл.4). Таблица 4 Механические свойства обсадных труб, закаленных в ванне Марка ст а ли Химический состав, % Механические свойств а Обеспеч и вает кат е г о рию пр о ч ности C Mn Si P S Предел про ч ности, Мн/м І (кг/мм І) Пр едел тек у чести, Мн/м І (кг/мм І) Относ и тельное удлин е ние, % С 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 К К 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 Микроструктура всех труб – сорбит различной с тепени ди с персности. Скоростной нагрев, закалка в спреере. В нас тоящее время нет достове р ных данных о влиянии на механические свойства металла скоростного нагрева под зака лку при различных температурах. При нагреве стали 36Г2С со скоростью 8 град/сек с увеличением темп е ратуры закалки от 870 до 1000 є С прочность и пластичность стали повышаю т ся: предел прочности с 961,0 (98) до 1098 Мн/м І (112 кг/мм І), предел текуч е сти с 813,9 (82) до 1029,6 Мн/м І (105 кг/мм І), относительное удлинение с 14 до 16% и ударная вязкость с 7,84 (8) до 10,8 Мдж/м І (11 кг ·м/см І). Закалка от температуры 800-1000 є С при обычном нагреве с выдержкой практически не изменяет предела прочности и предела т е кучести. Ударная вязкость и относительное сужение достигают наиболее высоких з начений после закалки от 840 є С. Дальнейшее повышение температуры зака л ки ведет к понижению пластичности. Скоростная термическая обработка позволяет получать механические сво йства даже несколько более высокие, чем при обычной термической обр а ботке, однако температура нагрева при ско ростной закалке должна быть н е сколько более высокой. Гладкие обсадные и другие трубы при скоростной закалке подвергают толь ко наружному струйному охлаждению. Из стали низколегированной марки 36Г2С путем скоростного нагрева в сочет ании со струйным охлаждением можно получать трубы марок Л и М. Трубы размером 73х9х7000мм из стали 36Г2С химического состава С =0,38%, Mn=0,54%, Si=1,52%, P=0,028%, S=0,023%, Cr=0,09%, Ni=0,10% н а гревали под закал ку в секционной печи со скоростью 4,6 – 5,0 град/сек до те м пературы 860-870 є С. Охлаждение водой осуществляли в спреере соплового типа. Длина спре е ра и давление воды обеспечивали охлажден ие труб до комнатной температуры за время прохождения их через спреер. Скорость нагрева труб в секционных печах под отпуск 5,5-6,5 град/сек. Температ ура отпуска 660 є С. Охлаждение после отпуск а на воздухе. Все обработанные указанным способом трубы удовлетворяли требован и ям стандарта марки М (95%) и марки Л (5%) по всем х арактеристикам мех а нических свойств, за исключением предела прочности. У основной массы труб (75% из стали 36Г2С) предел текучести превышал 833,6 Мн/м2 (85 кг/ мм2), а характеристики пластичности и ударной вязкости не только соответ ствовали требованиям стандарта для сталей Л и М, но в большинстве случае в значительно прев ы шали их. Относительное удлинение для 88% из стали 36Г2С было выше 16%, ударная вязкость д ля 90% труб выше 8,82 Мдж/м (9кг*м/см2). І Типичной микроструктурой металла труб после термическо й обработки является сорбит отпуска. Вследствие недостаточного нагрев а труб под закалку иногда наблюдалась структура сорбита с ферритной сос тавляющей по гран и цам аустенитных зер ен. Высокая температура горячей деформации труб приводила к крупнозе р нистой структуре металла труб (балл 2-3), предс тавляющей собой перлит с ферритной сеткой по границам аустенитных зере н. Такая исходная структура затрудняет аустенизацию стали при скоростн ом нагреве под закалку. Для улучшения качества термообработанных труб ц елесообразно горячекатаные трубы перед зака л кой подвергать нормализации. Увеличение давления и расхода охлаждающей воды при одностороннем охла ждении не дает положительного эффекта. Опытные данные показали, что двустороннее охлаждение в спреере обе с печивает сквозную прокаливаемость концо в обсадных труб и дает возмо ж ность пол учать из стали 36Г2С обсадные трубы марки Л и М, а из стали Д трубы марки Е и К. Уменьшение механических свойств высаженных концов термически о б работанных труб объясняется не только изг ибом волокон, что имеет место и в трубах просто нормализованных, но также и возможной неполной прокал и ваемость ю стенок. Однако, как показали исследования, в условиях достато ч ного нагрева и охлаждения при скоростной терм ической обработке можно п о лучить труб ы, у которых механические свойства тела трубы и высаженных концов будут равномерными и достаточно высокими. Этому в значительной мере способст вует нормализация обсадных труб перед окончательной терм и ческой обработкой, которая измельчает зерно с тали, выросшее в процессе в ы садки. Боле е дисперсная структура металла, как известно, ускоряет его ауст е низацию при нагреве, что особенно важно при ско ростной термической обр а ботке. Предварительная нормализация повышает прочностные характеристики вы саженных концов примерно на 10%, а характеристики пластичности – на 40-60%. Нагрев токами высокой частоты, закалка в спреере . Установка для з а калки состо ит из индуктора для нагрева движущейся трубы под закалку. Н а гретый участок трубы охлаждается в спреере вр ащающимся потоком воды, установленным непосредственно за индуктором. О тпуск закаленного участка трубы производится также путем нагрева тока ми высокой частоты во втором индукторе, находящемся за спреером. Труба п ри термообработке движется г о ризо н тально со скоростью примерно 1 м/мин. Для уменьшения осевого искривления труб последние приваривают друг к д ругу в непрерывную полосу. Такой термической обработке подвергали обсадные трубы диаметром 168 и 141 мм с толщиной стенки 8- 14 мм из стали марки 36Г2С. Скоростной н а грев проводили на частоте 2500 гц. Температура нагрева под закалку составляла 850-950 є С, температура о т пуска 500-725 є С в зависимости от марки стали и толщины сте нки трубы. После термической обработки значительно повышаются не только запас пр очности труб, но их пластические свойства. Недостатком такой установки я вляется низкая ее производител ь ность .[2] 5.3.Термическая обработка конц ов труб Недостатком муфтовых резьбовых соединений обсадных труб являетс я ослабленное тело трубы в нарезке. Одним из способов достижения равнопрочности является упрочнение концов самой трубы при помощи термической их обрабо т ки. Технологию упрочнения концов труб ведут путем нагрева всей трубы с посл едующей закалкой концов в спреерной установке. В этом случае концы труб подвергают закалке, а всю остальную часть трубы – нормализации. По другой технологии нагревают только концы труб с последующей их закал кой. При нагреве под закалку только концов труб наблюдаются две перехо д ные зоны: зона перехода от закалочного учас тка к нормализованному (темп е ратура вы ше Ас3) и зона с градиентом температур критического интервала и высокого отпуска. Вторая переходная зона характеризуется снижением про ч ностных свойств примерно на 5-12%, по отношению к и сходным при одн о временном повышении о тносительного удлинения и относительного суж е ния.[2] 6.Термомеханическая обработка обсадных труб В последнее время получают развитие новые технологические процесс ы комбинированного термомеханического воздействия на структуру и свой ства обсадных труб, позволяющие значительно улучшить их эксплуатацион ные х а рактеристики и обеспечить существ енную экономию металла в народном х о зяйс тве. На линии для комбинированного высокотемпературного термомеханич е ского упрочнения обсадных труб горячекатан ые трубы-заготовки после пр о катки на авто матстане поступают на входную сторону раскатных станов и прокатываютс я здесь до необходимого по технологии размера. Существу ю щие раскатные станы в соответствии с результатам и проведенных ранее и с следований заменя ются более мощными двухвалковыми с осевой выдачей раската для осуществ ления прокатки с обжатиями по толщине стенки до 20%(вместо 3-5%на существующи х станах). После раскатки трубы подвергают закалке в спрейерных охлаждающих устр ойствах, совмещенных с оборудованием выходной стороны раскатных стано в. Трубы, имеющие температуру на выходе в раскатные станы, более низкую, че м задано по технологии ВТМО, после охлаждения автоматически исключаютс я от потока высокопрочных труб и сбрасываются в карман. Зак а ленные трубы с выходной стороны станов поступают на центральный рол ь ганг и перекладывате лем через устройство для слива воды направляются на выходной рольганг о тпускной печи с шагающими балками (с поперечным п е ремещением труб). Эта печь (с газовым обогревом) имеет две технол огические зоны: нагрева и выдержки. Топливо сжигают в специальных, вынес енных из рабочего пространства надсводовых топках с рециркуляцией раз бавленных продуктов сгорания в рабочем пространстве печи. Конструкция шагающих б а лок предусматривает перекаты вание труб не только на рабочем, но и на хол о стом ходу балок, что обеспечивает равномерный нагрев труб по периме тру. Шагающие балки стационарные и не охлаждаются. Далее нагретые до заданной температуры отпуска трубы поступают на роль ганг выдачи, а затем в калибровочный стан. Клети этого стана нерегул и руемые, с индивидуальным приводом. Стан предн азначен для тёплой и гор я чей калибровки т руб. После калибровки трубы с температурой, близкой к температуре отпуска, по двергают тёплой правке на правильном стане и охлаждают на колёсном х о лодильнике. При охлаждении благодаря быс трому вращению труб искривл е ние их по дли не почти отсутствует. Поэтому для высокопрочных труб холо д ную правку, как обязательную технологическую опе рацию можно не пред у сматривать. В конце хо лодильника есть обводной рольганг перед станами х о лодной правки, по которому высокопрочные трубы направляют ся непосредс т венно для отделки. В таблице приведены показатели механических свойств металла труб после ВТМО. Таблица 5 Механические свойства мета лла труб после ВТМО Группа проч ности по ГОСТ632-64 Температура тепловой д е формации, є С Временное сопротивл е ние, кг/мм І Предел тек у чести, кг/мм І Относител ь но е удлин е ние, % Относител ь ное сужение, % Сталь 10 Л 600 81,0 74,1 17,5 72,0 Сталь 36Г2С М 600 100,0 84,0 20,0 62,5 Внедрение новой технологии позволит улучш ить качество труб, прим е нить для их изгото вления исходную заготовку из более дешёвого металла и снизить эксплуат ационные затраты.[7] 7. Контроль качества труб п осле термической и термомеханической обр а ботки С целью обеспечения высоких эксплуатационных свойств труб нефтя ного сортамента при их изготовлении осуществляется тщательный поопера цио н ный контроль геометрических разм еров, механических свойств и состояния внутренней и наружной поверхн о стей. Заключительной операцией технологического контроля обсадных тр уб является испытание внутренним гидравлическим давлением. Цель гидра вл и ческого испытания – проверка проч ности тела трубы и герметичности резьб о вого соединения. Применение закалки и отпуска в некоторых случаях вызывает появление до полнительных дефектов, обусловленных термической обработкой (закало ч ные трещины и др.). Поэтому в технологии производства высокопрочных труб особую важность, кроме гидравлических испытаний, приобретает контроль качества поверхностей трубы и особенн о резьбовых концов. Наружные и внутренние дефекты значительно снижают с опротивление трубы действу ю щим нагру зкам и могут служить причиной аварий. Наиболее распространёнными видами контроля труб на отечественных и за рубежных заводах являются визуальный осмотр, а также контроль с пом о щью магнитного, ультразвукового методов и гамма-дефектоскопии.[2] Литература: [1]- Ю.А.Башнин, Б.К.Ушаков, А.Г.Секей, Технология термич е ской обработки, М., Металлургия, 1986. [2]- А.А.Шевченко, В.И.Стрижак, Производство труб для не ф тяной промышленности, М., Металлургия, 1965. [3]- А.А.Гайворонский, Крепление нефтяных и газовых скважин в США, Гостоптех издат, 1962. [4]- Ю.М.Матвеев, производство высокопрочных обсадных труб, Сталь, 1953, №10. [5]-Металловедение и термическая обработка стали. Справо ч ник. т.III, М.: Металлургия, 1983. [6]-Б.П.Колесник, Механические свойства углеродистой и ни з колегированной трубной стали после нормализа ции с применением скоростного нагрева, Производство труб, сб. статей Укр НИТИ, вып. 9, Металлургиздат, 1963. [7]-В.М.Янковский и др., Чёрная металлургия, Бюл. Научн.-техн. журн., 1976, №10, ст.41.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Медведев посоветовал бить по рукам коррупционеров и убрал свои за спину...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по металлургии "Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru