Підвищення міцності конструкції нафтових труб, що працюють в агресивному середовищі

Abstract

UK: Постановка проблеми. Розглянуто питання щодо шляхів підвищення конструкційної міцності труб нафтового сортаменту. Легування і термічна обробка середньолегованих сталей повинні забезпечувати: прогартованість на структуру мартенситу і нижнього бейніту за мінімального вмісту вуглецю (С ≤ 0,3 %), високий опір крихкому руйнуванню і водневому окрихченню, формування рівномірно розподілених дрібнодисперсних карбідів і сульфідів округлої форми для зниження дифузійно-рухомого водню, що абсорбується сталлю. Запропоновано режими термічної обробки обсадних труб, що забезпечують необхідний рівень механічних та експлуатаційних властивостей і підвищення конструкційної міцності. Методика. Застосовано стандартні методики визначення механічних властивостей за розтягу, випробувань на динамічний вигин і дослідження зламів. Результати. Запропоновано режими термічної обробки обсадних труб категорії міцності Е, Л, що забезпечують необхідний рівень механічних та експлуатаційних властивостей. Наукова новизна. Проведено системний аналіз впливу різних чинників на конструкційну міцність труб нафтового сортаменту, що працюють в агресивному середовищі. Показано високий ступінь кореляції між величиною ударної в'язкості і в'язкою складовою у зламі. Запропоновано охолодження труб форсунковим спреєром конструкції кафедри термічної обробки металів НМетАУ, яке забезпечує високий опір крихкому руйнуванню за рахунок підвищення частки в’язкої складової та зміни мікрорельєфу чашкового зламу. Практична значимість. Запропоновано технологію термічної обробки труб нафтового сортаменту, що працюють в агресивному середовищі, яка забезпечує необхідний рівень механічних властивостей та стійкість проти сірководневого розтріскування.

EN: Purpose. Questions about ways to increase the structural strength of oil country tubular goods are considered. Alloying and heat treatment of medium-alloy steels should ensure: pro-carbonization to the structure of martensite and lower bainite with a minimum carbon content (C ≤ 0.3 %), high resistance to brittle fracture and hydrogen embrittlement, the formation of uniformly distributed finely dispersed carbides and sulphides of a round shape to reduce diffusion mobile hydrogen is absorbed by steel. Propose modes of thermal treatment of casing pipes that provide the required level of mechanical and operational properties. Methodology. We used standard techniques for determining the mechanical properties in tension, dynamic bending tests and fracture studies. Results. The modes of heat treatment of casing pipes of strength category E, L are proposed, which provide the required level of mechanical and operational properties and an increase in structural strength. Originality. A systematic analysis of the influence of various factors on the structural strength of oil country tubular goods operating in an aggressive environment has been carried out. The highest degree of correlation between the value of the impact toughness and the tough component in the fracture is shown. Cooling of pipes with a nozzle sprayer of the design of the Department of Heat Treatment of Metals of NMetAU, which provides high resistance to brittle fracture by increasing the proportion of the viscous component and changing the microrelief of the cup fracture. Practical value. The proposed technology of heat treatment of oil pipes, working in an aggressive environment, provides the required level of mechanical properties and resistance to hydrogen sulfide cracking.