CH431584A - A method of improving the corrosion resistance of metals which are subjected to stress and articles thereby improved - Google Patents

A method of improving the corrosion resistance of metals which are subjected to stress and articles thereby improved

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CH431584A
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CH1381764A
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John Radd Frederick
Howard Wolfe Louis
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Continental Oil Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
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Description

  

  Procédé     améliorant    la résistance à la corrosion de métaux qui sont soumis à une contrainte et objets  ainsi améliorés    La présente invention a pour objet un procédé de  traitement d'un métal, notamment de l'acier, pour amé  liorer la résistance à la corrosion de ce métal lorsqu'il  est soumis à une contrainte et une application de ce pro  cédé à des tubes destinés au pompage du pétrole.  



  La corrosion se produit pendant l'application de  contraintes appliquées extérieurement et également dans  des situations dans lesquelles aucune contrainte exté  rieure n'est appliquée. Quand elles sont appliquées, les  contraintes extérieures peuvent être continues ou inter  mittentes et peuvent varier en intensité.  



  L'acier et d'autres métaux jouent un rôle important  dans la production, le     raffinage    et le traitement du  pétrole. De nombreuses applications de métaux dans  l'industrie du pétrole impliquent des milieux corrosifs.  Ceci est particulièrement vrai pour la production de  pétrole brut où l'on rencontre des milieux qui contien  nent des saumures, c'est-à-dire divers halogénures  métalliques et en particulier du chlorure de sodium; des  composés contenant du soufre tels que de l'hydrogène  sulfuré; de l'anhydride carbonique, des acides organi  ques et d'autres substances corrosives. Souvent ces sub  stances corrosives existent dans le pétrole brut, ou dans  le cas contraire sont présentes dans les couches qui sont  voisines des zones productrices de pétrole.

   Les problè  mes de corrosion ainsi que la lutte contre ces problèmes  présentent une     importance        particulière    pour la fabrica  tion des tubages de revêtements de puits et tiges de     fora-          tion    ou tubages de manoeuvre qui sont employés pour  relier la surface du sol et les couches pétrolifères, ainsi  que pour les fabricants de tiges d'aspiration ou tiges de  pompage pour puits de pétrole qui sont employées en  liaison avec des pompes effectuant l'extraction du  pétrole brut dans les tubages de puits.

   Ces tiges de pom  page sont des tiges d'acier qui se font en diamètres  variés, qui ont habituellement de 8 à 10 mètres de long,  qui sont munies de filetages ou d'autres dispositifs d'ac  couplement à chaque bout de façon qu'on puisse accou  pler les tiges ensemble pour former un  train  de tiges  d'une longueur suffisante pour aller depuis le dispositif    d'entraînement de la pompe qui est     installé    au-dessus du  sol jusqu'à la pompe d'extraction du puits de pétrole qui  est placée au fond du puits au voisinage de la couche  pétrolifère.  



  Les tiges de pompage sont habituellement faites en  acier au carbone ou acier faiblement allié et sont mises  en service sans aucun traitement spécial autre qu'un  traitement thermique tel qu'un traitement de normalisa  tion ou de revenu. On     reconnaît    que des     surfaces    portant  des     battitures    sont indésirables et certains des fabricants  traitent ces tiges pour enlever les     battitures    par un trai  tement à la flamme, ou plus communément par sablage  ou grenaillage.

   II y a cinquante ans et plus qu'on met en  oeuvre ces divers procédés pour enlever les     battitures.     En général ces procédés réussissent à enlever la plus  grande partie des     battitures    mais non la totalité.  



  Actuellement la vie probable de tiges de     pompage     est relativement courte et dans des milieux très corrosifs  tels que ceux qui     contiennent    de grandes     quantités     d'hydrogène sulfuré, elles peuvent périr en très peu de  mois ou même moins. Des mises hors service se produi  sent également très fréquemment dans les services où il  y a des contraintes très élevées exercées pendant le  pompage sur les tiges de pompage. Bien qu'ils ne soient  pas soumis aux contraintes appliquées extérieurement  comme c'est le cas pour les tiges de pompage, les tuba  ges de revêtement et les tubages de manoeuvre ont dans  les milieux corrosifs une vie beaucoup plus courte qu'ils  n'auraient en l'absence de substances corrosives.  



  Le procédé, objet de l'invention, est caractérisé par  le fait qu'il consiste à écroûter la surface du métal par un  traitement mécanique en enlevant pratiquement la tota  lité des couches     superficielles    présentant des défauts  d'oxyde et des surfaces décarburées, et à provoquer  ensuite l'apparition de contraintes de compression dans  lesdits métaux par un travail à froid de surface.  



  Ces buts de la présente invention ainsi que d'autres,  apparaîtront plus facilement d'après la lecture de la  description suivante.  



  En gros on parvient aux buts exposés plus haut en           fournissant    des produits métalliques dont pratiquement  toutes les couches présentant des défauts d'oxyde et des  surfaces décarburées ont été enlevées de la surface du  métal par un traitement mécanique et dans lesquelles la       surface    a été ensuite soumise à un traitement de surface  à froid pour créer des contraintes de compression à la'  surface du métal. Les couches     superficielles    présentant  des défauts ,d'oxyde et des surfaces décarburées sont les  couches qui se forment     habituellement    sur le métal pen  dant la fabrication ou pendant le traitement thermique  ultérieur.  



  Dans un de ses aspects, l'invention vise des tiges de  pompage perfectionnées et leur procédé de préparation.  Dans un autre de ses aspects, l'invention vise des  pièces tubulaires et leur procédé de préparation, telles  que des tiges de     foration    employées pour la     foration    de  puits et en particulier de puits pour la production  d'hydrocarbures; des tubages tubulaires, employés dans  les puits pour maintenir les couches souterraines et par  lesquels on peut effectuer la production de produits       pétroliers;    des tubages de production, qui peuvent être  disposés à l'intérieur du tubage de revêtement du puits  pour mettre en production un certain nombre de cou  ches;

   et des conduites en tuyaux qui sont employées  pour le déplacement du pétrole au-dessus de la surface  de la terre, par exemple dans des installations de regrou  pement.  



  Bien qu'on comprenne que les stades individuels  d'enlèvement des oxydes de surface et des couches  décarburées des métaux par un traitement mécanique et  par un     travail    à froid de la surface des métaux soient  tous deux des procédés très anciennement connus dans  la technique, on a reconnu d'une manière inattendue que  la combinaison de ces deux traitements fournit une sur  face qui possède une résistance à la corrosion de con  trainte sensiblement supérieure à celle d'une surface  métallique ordinaire.

   Cette     découverte    est particulière  ment inattendue quand on considère que la corrosion de  contrainte et particulièrement celle qui se produit dans  un milieu d'hydrogène sulfuré était considérée par beau  coup comme aggravée par les contraintes introduites  dans la surface des métaux par exemple par travail à  froid de la     surface.    En outre, on ne s'attendait pas à ce  que le décapage ou     écroûtage    des couches d'oxyde métal  lique et des couches décarburées afin d'exposer la sur  face de métal nu fournisse un matériau possédant une  résistance améliorée à la corrosion de contrainte.

    Cependant, comme on l'a indiqué, la combinaison de ces  deux opérations a fourni d'une manière inattendue une  amélioration très importante de la résistance à la corro  sion.  



  Dans la mise en oeuvre du procédé de la présente  invention, le procédé     d'écroûtage    grâce auquel on enlève  les couches présentant tes défauts d'oxyde et les couches  décarburées peut s'effectuer par n'importe quel moyen       mécanique,    par exemple par une opération de coupe ou  d'usinage, par fraisage, par meulage ou par n'importe       quelle    autre opération mécanique qui assure un enlève  ment pratiquement total des couches d'oxyde et des cou  ches décarburées et qui, dans le cas de tiges de pompage  ou de tubages de revêtement de puits, ait de préférence  pour résultat un produit d'une section transversale sen  siblement uniforme.

   Ce procédé d'enlèvement de métal  comprend généralement une opération jusqu'à une pro  fondeur allant de 0,0508 à 0,254 mm environ et de pré  férence non supérieure à environ 0,38 mm. On peut       effectuer    l'examen du métal pour     vérifier    que l'enlève-    ment des couches d'oxyde et des couches décarburées a  été     effectif,    soit visuellement soit avec un dispositif  approprié d'exploration dans le cas d'un fonctionnement       industriel    continu.  



  Le second stade du procédé à savoir le travail à  froid de surface, est     effectué    d'une manière telle qu'il  confère des contraintes de compression, de préférence  d'une nature sensiblement uniforme, à la surface du  métal. Ces contraintes peuvent être obtenues d'une quel  conque des manières classiques en employant soit un  outillage à effet constant soit un outillage à effet d'im  pact tel que le sablage ou grenaillage, le laminage à  froid, l'étirage à froid et l'estampage. Le travail à froid  de surface peut produire des contraintes de tension aussi  bien que des contraintes de compression et c'est pour  quoi il est important que le travail à froid soit exécuté  d'une manière telle qu'il garantisse les contraintes de  compression désirées.

   Le travail à froid de surface peut  être     employé-à    des degrés variés selon le métal particu  lier impliqué. Généralement il est effectué d'une manière  telle qu'il donne des couches de surface travaillées à  froid ayant une profondeur variant depuis environ  0,0254 mm jusqu'à une valeur aussi élevée que  0,508 mm ou davantage. Les contraintes de compression  impliquées s'étageront en intensité depuis une valeur  aussi faible que 7     kgicm2    jusqu'à une valeur aussi élevée  que 3500     kg/cm2    ou davantage.  



  Le procédé de production de couches de surface tra  vaillées à froid implique une réduction d'épaisseur du  matériau soumis au traitement, réduction qui diffère en       grandeur    de la profondeur du travail à froid. Habituelle  ment, la réduction d'épaisseur exprimée sous forme de  réduction de diamètre est d'environ 0,25 à 0,45 fois la  profondeur de travail à froid. La relation existant entre  la réduction de diamètre et de profondeur de travail à  froid pour :de l'acier correspondant à la référence  A.1. S.1. 1036 est représentée sur la     fig.    1 des dessins.  



  Bien que le procédé de traitement tel qu'il est décrit  dans ce texte soit désigné sous le nom de  travail à  froid , ce traitement peut être effectué     dans    un     intervalle     de températures qui peut être inférieur à la température  atmosphérique (par exemple -29  C ou -34  C ou  même moins) ou s'étendant vers le haut, pour des aciers  jusqu'à des températures pouvant s'élever à environ  510  C. La température de laminage à froid telle qu'elle  est définie dans le texte est la température à laquelle on  commence le traitement de surface, par exemple le lami  nage à froid à pression atmosphérique indique qu'il n'y a  pas de réchauffage ou de refroidissement de la pièce à  travailler avant le laminage à froid.

   Pendant l'opération  de laminage à froid, bien sûr, il se produit de la chaleur  en raison du travail que l'on fait subir au métal, ce qui a  immédiatement pour résultat une augmentation de la  température de la pièce que l'on travaille. En tous cas,  les actions :de travail à froid     déstinées    dans ce texte con  cernent des températures qui     n'entraînent    pas accessoi  rement un effet de recuit et/ou de grossissement de grain  appréciable mais qui laisse les     grains    dans une condition  sous contrainte.    La pression employée pendant le travail à froid  dépendra du type de moyen auquel on recourt pour  effectuer ce traitement ainsi que de la profondeur et de  la rapidité de l'opération de travail à froid.

   La pression  n'est pas critique et on peut employer toute intensité de  pression nécessaire pour effectuer le travail à froid.  



  Les aciers sont les principaux métaux de construc-           tion    employés dans l'industrie du pétrole, et pour cette  raison l'invention s'applique particulièrement aux  métaux ferreux et particulièrement aux aciers. D'une  manière préférable, l'invention vise des aciers non     aus-          ténitiques,    c'est-à-dire des aciers ayant une structure       perlitique    ou     ferritique.    En plus des aciers, l'invention  peut également être adaptée à d'autres métaux et à des  combinaisons de métal, c'est-à-dire à des alliages qui au  cours de leur préparation ou de leur traitement présen  tent des couches de surface ayant des défauts d'oxyde et  des couches décarburées.

   On peut citer quelques exem  ples d'autres métaux et alliages rentrant dans la portée  de l'invention ceux qui comprennent le métal     monel-K,     le nickel, le cuivre, l'aluminium, le cobalt, le titane, le  zirconium, le vanadium, le fer, le rhodium, le platine et  les métaux analogues.  



  Les tiges de pompage sont normalement préparées à  partir de barres massives et pour cette raison les amélio  rations visées par la présente invention s'effectuent sur  la surface externe de ces tiges de pompage. Il est néan  moins possible que pour certains services une tige de  pompage creuse soit désirable, par exemple quand on  désire introduire un inhibiteur de corrosion ou     quelqu'-          autre    matériau dans un puits de pompage. Dans ce cas,  on envisage que le procédé de l'invention puisse égale  ment être adapté à la surface intérieure par l'emploi de  moyens d'enlèvement de métal mécanique approprié, et  de moyens d'effectuer le travail à froid de la     surface    afin  d'appliquer les contraintes de compression désirées.

    Dans le cas     d'articles    tubulaires de puits de pétrole (tiges  de     foration,    tubages de revêtement, tubages de produc  tion, conduites de transport, etc.     etc...    ) on peut appli  quer le procédé de l'invention soit à la surface exté  rieure, soit à la surface intérieure du métal soit aux deux  si on le désire.  



  On présente les exemples suivants pour illustrer la  présente invention.  



  <I>Exemple 1</I>  On a découpé à partir d'une tige de pompage     Axel-          son     60  de 19,05 mm trente échantillons à soumettre à  l'essai. La tige de pompage     Axelson     60  est une tige  entièrement normalisée faite d'acier A. I. S. I. 1036. (cet  acier est désigné sur le tableau I sous le nom de tige A).  A l'aide d'un tour on a tourné les échantillons pour les  ramener à un diamètre d'approximativement 12,7 mm.  On a fait au milieu de chaque échantillon une section de  calibrage ayant un rayon de courbure de 12,7 mm et une  épaisseur minimum de 0,762 mm.  



  On a sablé     circonférenciellement    les trente échantil  lons à essayer avec du papier de verre No 1 jusqu'à ce  qu'on ait enlevé toutes les marques d'outils. Puis on les a  normalisés dans un four de laboratoire. On les a chauf  fés à une température de 500  C pendant 1 heure et  ensuite on les a laissé se refroidir dans l'air. Ce traite  ment de surface a laissé sur les échantillons une couche  écailleuse noire d'oxyde     (Feg04).     



  Après normalisation des échantillons, on a essayé six  d'entre eux sur des machines d'essai de fatigue à poutre  tournante R. R. Moore à environ 1725 tours par minute  sans modifier le revêtement d'oxyde noir. On trouve les  résultats de cet essai sur la     fig.    2 sur la courbe (A).  



  Les vingt-quatre échantillons restants ont été sablés       circonférenciellement    avec de la toile     éméri    No 1 jusqu'à  ce que l'on ait enlevé le matériau d'écaille décarburé (on  a examiné chaque échantillon avec un microscope faible  pouvoir grossissant pour s'assurer que l'on avait enlevé  les écailles et le matériau décarburé). On a alors soumis    huit de ces échantillons à l'essai dans les machines d'es  sai de fatigue et les résultats obtenus figurent sur la     fig.    2  sur la courbe (B).  



  On a travaillé à     froid    six des échantillons restants  avec des billes de 12,7 mm de diamètre. On faisait tour  ner les billes autour du centre de la section calibrée de  l'échantillon. En utilisant un cône effilé, on forçait les  billes dans l'échantillon à mesure qu'elles tournaient.  Les échantillons étaient travaillés à froid jusqu'à ce que  leur diamètre ait été réduit de 0,254 mm. Ceci a donné  un ruban travaillé à     froid    ayant environ 2,38 mm de lar  geur. Quand on a soumis aux essais ces échantillons  dans les machines à essai de fatigue, on a observé une  performance améliorée, mais tous les échantillons se  sont rompus à l'extérieur de la zone travaillée à froid  dans une section de diamètre plus grand (la contrainte  est inversement proportionnelle au diamètre).

   Les résul  tats de ces essais figurent sur le tableau I.  



  On a mesuré au microscope que la profondeur du  travail à froid était d'environ 0,508 mm.  



  On a travaillé à froid les dix échantillons restants  avec des billes de 25,4 mm pour donner un ruban tra  vaillé à     froid    dans toute la section de calibrage. On a  mesuré que la réduction de diamètre était d'environ  0,254 mm. On a alors essayé les échantillons dans les  machines d'essai de fatigue et les résultats sont indiqués  sur la courbe (c) de la     fig.    2.  



  On a     effectué    les essais de fatigue dans l'air. On a       laissé        tomber        une        saumure        (3%        de        Na        Cl        dans        de        l'eau     distillée) sur le centre de l'échantillon à un taux suffisant  pour qu'il reste mouillé. On a essayé les échantillons à  des pressions variant de 1400 à 3500 kg/cm', c'est à  dire approximativement les niveaux de contraintes de  travail normales pour les tiges de pompage de puits de  pétrole.

   Habituellement on essayait trois échantillons de  chaque jeu pour chaque niveau de contrainte.  



  Par la suite on a préparé des échantillons addition  nels à partir d'une autre tige de manoeuvre en acier  A. I. S. I. 1036. Ce jeu d'échantillon a été découpé dans  une tige     Oilwell    du type N d'un diamètre de 15,87 mm  (la tige     Oilwell    est désignée sur le tableau I par la men  tion  tige B ). Cette qualité de tige a été également nor  malisée à l'usine à titre de norme de fabrication classi  que.  



  La performance de fatigue de cette tige (après enlè  vement des écailles et arrosage à la saumure à 3     o/o    de  Na Cl) a été vérifiée en soumettant à l'essai un échantil  lon à chacun des niveaux de contrainte suivants: 1400,  2100 et 2800     kg/cm2.    On a fait l'essai aussi près que  possible des mêmes conditions qui régnaient pour la tige       Axelson     60  après enlèvement des écailles et son com  portement de fatigue pour corrosion aérobie a été très  voisin de la performance de la tige     Axelson.    Le tableau  I montre également le résultat de ces essais.  



  <I>Exemple 2</I>  On a traité de la manière suivante les échantillons à  soumettre aux essais de fatigue de la tige     Oilwell    de  l'exemple 1.  



  1 - Tous les échantillons ont été sablés     circonféren-          ciellement    avec une toile émeri No 1.  



  2 - On a travaillé à froid douze échantillons à l'aide  de billes d'un diamètre ode 25,4 mm. Les billes de  25,4 mm ont travaillé à froid toute la section de cali  brage. Le diamètre a été réduit de 0,254 mm.  



  3 - On a essayé dans la machine à essai de fatigue  trois des échantillons non travaillés à froid à des pres-      lions de 1400     kg/cm2        .et    on a essayé trois échantillons à  une pression de 2100     kg/cm2.    Ces     échantillons    ont été  essayés     dans    une ambiance à     3,1/o    de     NaCI    saturée de       H,S.        Pendant        l':

  essai        l'échantillon    était     enfermé    dans un  récipient scellé de     sorte    que l'installation était à peu près       dépourvue    d'air.  



  4 - On a essayé deux des     échantillons        travaillés    à  froid dans l'installation anaérobie à     H2S    pour une pres  sion de 1400 kg/cm, et ils ont supporté plus de 50     mil-          lions    de cycles sans rupture. On a essayé trois d'entre  eux à une pression de 2100     kgIcm2    et deux d'entre eux  ont supporté plus de 12 millions de cycles. Les deux       échantillons    se sont rompus à l'extérieur de l'enceinte  scellée, là où il y avait .de     l'air    et une petite quantité de       H,S    et de saumure .qui étaient présents.

   Le troisième  échantillon à résisté à 22 367 000 révolutions et s'est       brisé    dans la région calibrée.  



  La     fig.    3 représente le résultat de ces essais. Les  essais de dureté ont été     effectués    sur un échantillon sur    deux échelles de     Rockwell    -avec les -résultats suivants  (l'échantillon était tiré de la tige B).

    
EMI0004.0028     
  
    <I>Région <SEP> travaillée <SEP> à <SEP> froid <SEP> Région <SEP> non <SEP> travaillée</I>
<tb>  <I>à <SEP> froid</I>
<tb>  Rockwell <SEP> - <SEP> A <SEP> 60,5 <SEP> Rock <SEP> well <SEP> A <SEP> 54
<tb>  Rockwell <SEP> A <SEP> 60,4 <SEP> ,Rockwell <SEP> A <SEP> 54
<tb>  Rackwell <SEP> A <SEP> 59,9 <SEP> Rockwell; <SEP> A <SEP> 54
<tb>  Moyenne <SEP> A <SEP> 60,1 <SEP> Moyenne <SEP> A <SEP> 54
<tb>  Rockwell <SEP> B <SEP> 94 <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 87
<tb>  Rockwelll <SEP> B <SEP> 85
<tb>  Moyenna <SEP> B <SEP> 86       Ceci montre une augmentation     régulière    de -dureté  pour la région travaillée à froid.  



  On présente sous forme numérique sur le tableau I  tous les renseignements obtenus dans les exemples 1 et  2.  
EMI0004.0030     
  
    <I>Tableau <SEP> 1</I>
<tb>  Contrainte <SEP> Révolutions
<tb>  Ecaülles <SEP> Après <SEP> enlèverneni <SEP> ries <SEP> écaddles <SEP> .Après <SEP> enilèvement,cles <SEP> écailses <SEP> ot <SEP> traivaâ <SEP> à <SEP> froid
<tb>  présenltes
<tb>  en <SEP> kg/cm2 <SEP> 3 <SEP>  /o <SEP> XaCl <SEP> 3 <SEP> % <SEP> NaCl <SEP> 3 <SEP> % <SEP> NaCl <SEP> 3 <SEP> % <SEP> <B>NaCl</B> <SEP> 3 <SEP> o/nNaCl') <SEP> 3 <SEP> % <SEP> <B>NaCl</B> <SEP> 3 <SEP> % <SEP> NaCl
<tb>  (Tige <SEP> A) <SEP> (T,Lge <SEP> B) <SEP> (Tige <SEP> A) <SEP> -f- <SEP> H@,S <SEP> (Tige <SEP> A) <SEP> (Tige <SEP> A) <SEP> -I- <SEP> HsS
<tb>  (Tage <SEP> B) <SEP> Mlles.

   <SEP> @QbiHes <SEP> (Tige <SEP> B)
<tb>  de <SEP> 12,7 <SEP> mm) <SEP> ode <SEP> 25,4 <SEP> <B>n</B>m)
<tb>  1400 <SEP> 2497000 <SEP> 2340000 <SEP> <B>3020000 <SEP> 5,0-18000 <SEP> 6092000 <SEP> 37863000</B> <SEP> 50 <SEP> 549 <SEP> 000 <SEP> 2)
<tb>  <B>1089000</B> <SEP> 4045000 <SEP> 550 <SEP> 000 <SEP> 1) <SEP> <B>6000000</B> <SEP> 000 <SEP> 31430000 <SEP> .52 <SEP> 090 <SEP> 000 <SEP> 2)
<tb>  <B>1771000 <SEP> 2055000 <SEP> 6618000 <SEP> 11255000</B> <SEP> 34224000
<tb>  Moyenne <SEP> <B>1786000</B> <SEP> 3040000 <SEP> 5 <SEP> <B>818000 <SEP> 7782000 <SEP> 34506000-</B>
<tb>  2100 <SEP> <B>761000</B> <SEP> 1 <SEP> <B>158000 <SEP> 1072000</B> <SEP> 5684000 <SEP> 3 <SEP> 141000 <SEP> <B>23225000</B> <SEP> 142490003)
<tb>  <B>799000</B> <SEP> 1164000 <SEP> <B>3223000</B> <SEP> 4681000 <SEP> 10194000 <SEP> <B>123680003)

  </B>
<tb>  <B>596000 <SEP> 831000 <SEP> 2599000 <SEP> 6599000</B> <SEP> 14127000 <SEP> <B>22367000</B>
<tb>  Moyenne <SEP> <B>719000 <SEP> 1172000</B> <SEP> 3 <SEP> <B>835000 <SEP> 4807000 <SEP> 15849000 <SEP> 16328000</B>
<tb>  2800 <SEP> <B>269000 <SEP> 350000</B> <SEP> 14068000
<tb>  <B>11987000</B>
<tb>  Moyenne <SEP> 13 <SEP> 027 <SEP> 00d
<tb>  000
<tb>  3500 <SEP> <B>87000 <SEP> 7660000</B>
<tb>  <B>5278000</B>
<tb>  Moyenne <SEP> 6 <SEP> 469 <SEP> 000
<tb>  1) <SEP> Cet <SEP> échantillon <SEP> n'est <SEP> pas <SEP> compris <SEP> dans <SEP> la <SEP> moyenne.
<tb>  2) <SEP> L'échantillon <SEP> ne <SEP> s'est <SEP> pas <SEP> rompu, <SEP> mais <SEP> était <SEP> fissuré.
<tb>  3) <SEP> L'échantillon <SEP> s'est <SEP> rompu <SEP> en <SEP> dehors <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> de <SEP> calibrage.
<tb>  4) <SEP> Les <SEP> billes <SEP> ode <SEP> 12,

  7 <SEP> anm <SEP> ont <SEP> effectué <SEP> le <SEP> travail <SEP> à <SEP> froid <SEP> sur <SEP> une <SEP> petite <SEP> longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> de,calibrage <SEP> et <SEP> tous
<tb>  les <SEP> échantillons <SEP> se <SEP> sont <SEP> rompus <SEP> .en <SEP> dehors <SEP> de <SEP> la <SEP> région <SEP> travaillée <SEP> à <SEP> froid.

         On note, d'après     les        données    figurant sur le tableau I  que l'enlèvement d'écailles des échantillons a fourni une       augmentation    de la résistance à la fatigue (nombre de  cycles avant rupture)

   s'échelonnant depuis environ 25       jusqu'à        environ        60        %        en        présence        de        chlorure        de        so-          dium.    Un traitement     complémentaire    - (travail à     froid     avec des billes de 25,4 mm)

   des échantillons dont on  avait enlevé les écailles a fourni une augmentation de la  vie utile par rapport aux échantillons non     traités    qui  variait     d'environ    1800 jusqu'à 2100 % dans l'atmo  sphère de chlorure de sodium.  



       Il    est     particulièrement    surprenant que l'on     obtienne       une amélioration sensible de la vie utile de la résistance  à la fatigue dans l'ambiance corrosive contenant de  l'hydrogène     sulfuré    que l'on considère généralement être  beaucoup plus nocive qu'une ambiance de chlorure de  sodium seule. Normalement, quand les aciers augmen  tent de dureté, la susceptibilité à la fissuration sous l'ac  tion de l'hydrogène     sulfuré    augmente également.  



  <I>Exemple 3</I>  On a préparé trois ,échantillons supplémentaires de  la tige     Oilwell        (fiche    B) en suivant le processus indiqué  précédemment. On a essayé les échantillons à une pres-      sien de 2100     kg/cm2    dans du     H2S    et     C02    sans air en  ayant les résultats suivants:

    
EMI0005.0004     
  
    <I>Tableau <SEP> II</I>
<tb>  Révo@utions
<tb>  Contrainte <SEP> Réduction <SEP> de <SEP> aiveic <SEP> travail <SEP> sans <SEP> travail
<tb>  <U>(kg/cm?)</U> <SEP> dî<U>amè</U>t<U>re <SEP> (mm)</U> <SEP> à <SEP> <U>froid</U> <SEP> à <SEP> fro'.id
<tb>  2100 <SEP> 0,297 <SEP> mm <SEP> <B>17933000</B> <SEP> 4403000
<tb>  2120000       <I>Exemple 4</I>  On a préparé douze échantillons supplémentaires de  la tige     Oilwell    (tige B) en suivant le mode opératoire  précédemment décrit.

   Les échantillons traités à froid à  différentes profondeurs ont été soumis aux essais à des  pressions de 1400 et de 2100     kg/cm2    dans une       ambiance        aérobie    à 3     %        de        NaCl.        Le        tableau        III        indique     le résultat de l'essai.

    
EMI0005.0016     
  
    <I><U>Tableau <SEP> III</U></I>
<tb>  <B>O</B> <SEP> N <SEP> @ <SEP> <B>b</B> <SEP> N
<tb>  .N <SEP> û <SEP> @ <SEP>  ' <SEP> ô <SEP> ô
<tb>  <B>T3 <SEP> @ <SEP> > <SEP> Z3</B>
<tb>  O <SEP> @,@, <SEP> N <SEP> ..=n <SEP> m <SEP> N <SEP> . <SEP> _ <SEP> v
<tb>  1400 <SEP> 0,19 <SEP> <B>17169000</B> <SEP> 0,43 <SEP> <B>20525000</B>
<tb>  1400 <SEP> 0,23 <SEP> <B>17766000</B> <SEP> 0,465.

   <SEP> <B>35619000</B>
<tb>  1400 <SEP> 0,22 <SEP> 15 <SEP> <B><I>135000</I></B> <SEP> 0,485 <SEP> <B>25950000</B>
<tb>  Moyenne <SEP> 0,21 <SEP> <B>16690000</B> <SEP> 0,465 <SEP> <B>27365000</B>
<tb>  2100 <SEP> 0,175 <SEP> <B>5664000</B> <SEP> 0,465 <SEP> 17444000
<tb>  2100 <SEP> 0,15 <SEP> <B>6765000</B> <SEP> 0,452 <SEP> 13 <SEP> <B>132000</B>
<tb>  2100 <SEP> 0,155 <SEP> 4740000 <SEP> 0,478 <SEP> 13 <SEP> 134000
<tb>  Moyenne <SEP> 0,16 <SEP> <B>5723000</B> <SEP> 0,465 <SEP> 14570000       Les résultats de cet exemple montrent que le travail  à froid jusqu'à une profondeur d'environ 0,53 mm  (réduction de diamètre de 0,43 à 0,485 mm) fournit une  performance sensiblement améliorée par rapport à une  quantité moins grande de travail à froid, c'est-à-dire par  rapport à une profondeur de travail à froid d'environ  0,

  43     mm    (réduction du diamètre de 0,15 à 0,23 mm).  



  <I>Exemple 5</I>  On a préparé des échantillons supplémentaires à       partir    de métal     monel-K    dans des dimensions corres  pondantes à celles exposées dans l'exemple 1. On a  sablé ces échantillons, on les a soumis à un recuit à la  température de 870  C suivi d'une trempe à l'eau.

   On a  travaillé à froid la moyenne des échantillons jusqu'à une  profondeur de 0,38 mm (réduction de diamètre de  0,25 mm) et ensuite on les a soumis à l'essai à une     pres-          sion        de        2100        kg/cm'        dans        une        ambiance        aérobie    à 3     %     de     NaCl.    On présente sur le tableau IV le résultat de ces  essais.

    
EMI0005.0031     
  
    Contrainte <SEP> Révo"lons
<tb>  (kg/cm=) <SEP> avec <SEP> travail <SEP> sans <SEP> travail
<tb>  à <SEP> froi<U>d</U> <SEP> à <SEP> froid
<tb>  2100 <SEP> <B>11821000 <SEP> 7952000</B>
<tb>  17940000 <SEP> <B>3355000</B>
<tb>  <B>9233-000 <SEP> 3886000</B>
<tb>  Moyenne <SEP> <B>12998000</B> <SEP> 5064000       Il est visible d'après les renseignements portés sur le  tableau IV que l'on obtient également une vie utile très  améliorée dans des conditions corrosives en traitant un  métal autre que l'acier conformément au procédé de  l'invention.  



  Les raisons de la grande amélioration de résistance à  la corrosion de contrainte obtenue par le procédé de  l'invention et les produits de l'invention n'apparaissent  pas facilement. Par exemple, comme on l'a indiqué pré  cédemment, des tiges de pompage ont été traitées par  grenaillage, ce qui provoque des contraintes de com  pression à la surface des tiges. Les tiges traitées de cette  manière, néanmoins, n'ont pas révélé aux essais qu'elles  étaient sensiblement meilleures que les tiges non trai  tées.

   Il apparaît ainsi que le stade     d'écroûtage    de la pré  sente invention présente une importance primordiale,  même si ce stade en soi ne représente pas une améliora  tion     importante    de la résistance à la     corrosion    de con  trainte.

       Etant    donné que l'enlèvement des couches  d'écailles et des couches décarburées est si important, il  est possible que les procédés antérieurs de traitement  tels que le grenaillage aient été     inefficaces    du fait de leur  incapacité d'enlever pratiquement de la surface du métal  la totalité des couches d'écailles d'oxyde et des couches       décarburées.    En tout cas, et quelles que soient les hypo  thèses que l'on puisse faire au sujet des raisons de l'amé  lioration obtenue, il est visible que l'enlèvement des  couches d'oxyde et des couches décarburées et le stade  de travail à froid combinés de la présente invention ont  pour résultat des améliorations importantes de la résis  tance des métaux à la corrosion de contrainte.



  Method for improving the corrosion resistance of metals which are subjected to stress and objects thus improved The present invention relates to a method for treating a metal, in particular steel, in order to improve the corrosion resistance of this. metal when subjected to stress and application of this process to tubes for pumping petroleum.



  Corrosion occurs during the application of externally applied stresses and also in situations where no external stresses are applied. When applied, the external stresses can be continuous or intermittent and can vary in intensity.



  Steel and other metals play an important role in the production, refining and processing of petroleum. Many applications of metals in the petroleum industry involve corrosive media. This is particularly true for the production of crude oil where media are encountered which contain brines, that is to say various metal halides and in particular sodium chloride; sulfur-containing compounds such as hydrogen sulfide; carbon dioxide, organic acids and other corrosive substances. Often these corrosive substances exist in crude oil, or otherwise are present in strata which are adjacent to oil producing areas.

   Corrosion problems and the control of these problems are of particular importance in the manufacture of well lining casings and drill rods or operating casings which are used to connect the surface of the ground and the petroleum layers, as well as for manufacturers of suction rods or sucker rods for oil wells which are employed in connection with pumps which extract crude oil from well casings.

   These pom page rods are steel rods which come in various diameters, which are usually 8-10 meters long, which are provided with threads or other coupling devices at each end so that the rods can be coupled together to form a rod string of sufficient length to go from the pump drive device which is installed above ground to the oil well extraction pump which is placed at the bottom of the well in the vicinity of the oil layer.



  Sucker rods are usually made of carbon steel or low alloy steel and are put into service without any special treatment other than heat treatment such as standardizing or tempering treatment. It is recognized that surfaces bearing scale are undesirable and some of the manufacturers treat such rods to remove scale by flame treatment, or more commonly by sandblasting or shot blasting.

   It has been fifty years and more that these various processes are implemented to remove scale. In general, these processes succeed in removing most of the scale but not all.



  Currently the likely life of sucker rods is relatively short and in highly corrosive environments such as those containing large amounts of hydrogen sulfide, they can perish in a few months or even less. Shutdowns also occur very frequently in services where there are very high stresses exerted during pumping on the sucker rods. Although they are not subjected to the stresses applied externally as is the case with sucker rods, the lining tubes and the maneuvering tubes have a much shorter life in corrosive environments than they would have. in the absence of corrosive substances.



  The method, object of the invention, is characterized by the fact that it consists in scaling the surface of the metal by a mechanical treatment by removing practically all the surface layers exhibiting oxide defects and decarburized surfaces, and in then cause the appearance of compressive stresses in said metals by cold surface working.



  These and other objects of the present invention will become more readily apparent from a reading of the following description.



  Roughly speaking, the purposes set out above are achieved by providing metal products in which virtually all of the layers with oxide defects and decarburized surfaces have been removed from the metal surface by mechanical treatment and to which the surface has subsequently been subjected. to cold surface treatment to create compressive stresses on the metal surface. Surface layers with defects, oxide and decarburized surfaces are those layers which usually form on metal during fabrication or during subsequent heat treatment.



  In one aspect, the invention relates to improved sucker rods and their method of preparation. In another of its aspects, the invention relates to tubular parts and their preparation method, such as drill rods used for the drilling of wells and in particular of wells for the production of hydrocarbons; tubular casings, used in wells to maintain underground layers and through which the production of petroleum products can be carried out; production casing, which may be disposed within the well lining casing to put into production a number of layers;

   and tubular conduits which are used for the movement of petroleum above the earth's surface, for example in consolidation facilities.



  While it is understood that the individual stages of removing surface oxides and decarburized layers from metals by mechanical treatment and by cold working of the metal surface are both methods well known in the art, it is well known in the art. unexpectedly recognized that the combination of these two treatments provides a surface that has significantly greater stress corrosion resistance than an ordinary metal surface.

   This discovery is particularly unexpected when one considers that stress corrosion and particularly that which occurs in a hydrogen sulphide medium was considered by many to be aggravated by the stresses introduced into the surface of metals, for example by cold working of the surface. Further, pickling or peeling the alkali metal oxide layers and decarburized layers to expose the bare metal surface was not expected to provide a material having improved resistance to stress corrosion.

    However, as noted, the combination of these two operations unexpectedly provided a very significant improvement in corrosion resistance.



  In carrying out the process of the present invention, the peeling process by which the layers having the oxide defects and the decarburized layers are removed can be carried out by any mechanical means, for example by an operation. cutting or machining, by milling, by grinding or by any other mechanical operation which ensures a practically total removal of the oxide layers and decarburized layers and which, in the case of sucker rods or well liner casings, preferably results in a product of substantially uniform cross section.

   This method of metal removal generally comprises operation to a depth of from about 0.0508 to 0.254 mm and preferably not greater than about 0.38 mm. The metal can be examined to verify that the removal of oxide layers and decarburized layers has been effective, either visually or with an appropriate scanning device in the case of continuous industrial operation.



  The second stage of the process, namely surface cold working, is carried out in such a way that it imparts compressive stresses, preferably of a substantially uniform nature, on the surface of the metal. These stresses can be obtained in any of the conventional ways by employing either constant effect tooling or impact effect tooling such as sandblasting or shot peening, cold rolling, cold drawing and stamping. Cold surface work can produce tensile stresses as well as compressive stresses and therefore it is important that cold work be performed in such a way as to ensure the desired compressive stresses.

   Cold surface work can be employed to varying degrees depending on the particular metal involved. Usually it is carried out in such a manner as to give cold worked surface layers having a depth varying from about 0.0254mm to as high as 0.508mm or more. The compressive stresses involved will range in intensity from as low as 7 kgicm2 to as high as 3500 kg / cm2 or more.



  The process of producing cold worked surface layers involves a reduction in thickness of the material subjected to treatment, which reduction differs in magnitude from the depth of cold working. Usually, the reduction in thickness expressed as reduction in diameter is about 0.25 to 0.45 times the cold working depth. The relationship between the reduction in diameter and cold working depth for: steel corresponding to reference A.1. S.1. 1036 is shown in fig. 1 of the drawings.



  Although the treatment process as described in this text is referred to as cold working, this treatment can be carried out in a temperature range which may be lower than atmospheric temperature (for example -29 C or -34 C or even less) or extending upward, for steels up to temperatures up to about 510 C. The cold rolling temperature as defined in the text is the temperature at which the surface treatment is started, for example cold rolling at atmospheric pressure, indicates that there is no heating or cooling of the workpiece before cold rolling.

   During the cold rolling operation, of course, heat occurs due to the work that is done on the metal, which immediately results in an increase in the temperature of the part being worked. . In any case, the cold working actions intended in this text relate to temperatures which do not incidentally lead to an appreciable annealing and / or grain enlargement effect but which leaves the grains in a constrained condition. The pressure employed during cold working will depend on the type of means used to effect this treatment and the depth and speed of the cold working operation.

   Pressure is not critical and any amount of pressure necessary to perform cold work can be employed.



  Steels are the main building metals used in the petroleum industry, and for this reason the invention is particularly applicable to ferrous metals and particularly to steels. Preferably, the invention relates to non-austenitic steels, that is to say steels having a pearlitic or ferritic structure. In addition to steels, the invention can also be adapted to other metals and to combinations of metals, that is to say to alloys which, during their preparation or their treatment, present surface layers. having oxide defects and decarburized layers.

   There may be mentioned a few examples of other metals and alloys falling within the scope of the invention, those which include the metal monel-K, nickel, copper, aluminum, cobalt, titanium, zirconium, vanadium. , iron, rhodium, platinum and the like.



  Sucker rods are normally prepared from solid sucker rods and for this reason the improvements contemplated by the present invention take place on the outer surface of these sucker rods. It is, however, possible that for certain services a hollow sucker rod is desirable, for example when it is desired to introduce a corrosion inhibitor or some other material into a sucker well. In this case, it is contemplated that the method of the invention may also be adapted to the interior surface by the use of suitable mechanical metal removing means, and means of performing cold working of the surface in order to to apply the desired compressive stresses.

    In the case of tubular articles from an oil well (drill rods, lining casings, production casings, transport pipes, etc. etc.), the method of the invention can be applied either to the surface. exterior, either to the interior surface of the metal or to both if desired.



  The following examples are presented to illustrate the present invention.



  <I> Example 1 </I> Thirty samples for testing were cut from a 19.05mm Axelson 60 sucker rod. The Axelson 60 sucker rod is a fully standardized rod made of A. I. S. I. 1036 steel (this steel is referred to in Table I as rod A). By means of a lathe the samples were rotated to reduce them to a diameter of approximately 12.7 mm. A calibration section having a radius of curvature of 12.7 mm and a minimum thickness of 0.762 mm was made in the middle of each sample.



  The thirty samples to be tested were sandblasted circumferentially with No. 1 sandpaper until all tool marks had been removed. Then they were normalized in a laboratory oven. They were heated at a temperature of 500 C for 1 hour and then allowed to cool in air. This surface treatment left a black scaly layer of oxide (Feg04) on the samples.



  After standardization of the samples, six of them were tested on R. R. Moore rotating beam fatigue testing machines at about 1725 rpm without changing the black oxide coating. The results of this test can be found in FIG. 2 on the curve (A).



  The remaining twenty-four samples were circumferentially sanded with No. 1 emery cloth until the decarburized scale material was removed (each sample was examined under a low magnifying power microscope to ensure that scales and decarburized material had been removed). Eight of these samples were then tested in the fatigue testing machines and the results obtained are shown in fig. 2 on the curve (B).



  Six of the remaining samples were cold worked with 12.7 mm diameter beads. The beads were rotated around the center of the calibrated section of the sample. Using a tapered cone, the beads were forced into the sample as they rotated. The samples were cold worked until their diameter was reduced by 0.254mm. This gave a cold worked ribbon about 2.38mm wide. When these samples were tested in fatigue testing machines, improved performance was observed, but all of the samples failed outside of the cold worked area in a section of larger diameter (the stress is inversely proportional to the diameter).

   The results of these tests are shown in Table I.



  The depth of the cold work was measured under a microscope to be about 0.508 mm.



  The remaining ten samples were cold worked with 25.4mm beads to give a cold worked ribbon throughout the calibration section. The reduction in diameter was measured to be about 0.254 mm. The samples were then tested in the fatigue testing machines and the results are shown in curve (c) of FIG. 2.



  The air fatigue tests were carried out. A brine (3% NaCl in distilled water) was dropped over the center of the sample at a rate sufficient to keep it wet. The samples were tested at pressures ranging from 1400 to 3500 kg / cm 2, ie approximately the normal working stress levels for oil well sucker rods.

   Usually we tried three samples from each set for each stress level.



  Subsequently, additional samples were prepared from another AISI 1036 steel actuator rod. This sample set was cut from an N-type Oilwell rod with a diameter of 15.87 mm (the Oilwell rod is designated in Table I by the term rod B). This rod quality has also been standardized at the factory as a classi c manufacturing standard.



  The fatigue performance of this rod (after removal of scales and spraying with 3 o / o Na Cl brine) was verified by testing a sample at each of the following stress levels: 1400, 2100 and 2800 kg / cm2. The same conditions as the Axelson 60 rod were tested as close as possible after scale removal and its aerobic corrosion fatigue behavior closely approximated the performance of the Axelson rod. Table I also shows the result of these tests.



  <I> Example 2 </I> The samples to be subjected to the fatigue tests of the Oilwell rod of Example 1 were treated as follows.



  1 - All the samples were sandblasted circumferentially with a No 1 emery cloth.



  2 - Twelve samples were cold worked using beads with a diameter of 25.4 mm. The 25.4 mm balls cold worked the entire sizing section. The diameter has been reduced by 0.254mm.



  3 - Three of the non-cold-worked samples were tested in the fatigue testing machine at pressures of 1400 kg / cm2 and three samples were tested at a pressure of 2100 kg / cm2. These samples were tested in an atmosphere of 3.1% NaCl saturated with H, S. During':

  test the sample was enclosed in a sealed container such that the facility was virtually air-free.



  4 - Two of the cold worked samples were tested in the anaerobic H2S plant at a pressure of 1400 kg / cm2, and they withstood over 50 million cycles without failure. Three of them were tested at a pressure of 2100 kgIcm2 and two of them withstood over 12 million cycles. Both samples ruptured outside of the sealed enclosure, where there was air and a small amount of H, S and brine which was present.

   The third sample withstood 22,367,000 revolutions and broke in the calibrated region.



  Fig. 3 represents the result of these tests. The hardness tests were carried out on a sample on two Rockwell scales -with the following -results (the sample was taken from rod B).

    
EMI0004.0028
  
    <I> Region <SEP> worked <SEP> to <SEP> cold <SEP> Region <SEP> not <SEP> worked </I>
<tb> <I> to <SEP> cold </I>
<tb> Rockwell <SEP> - <SEP> A <SEP> 60.5 <SEP> Rock <SEP> well <SEP> A <SEP> 54
<tb> Rockwell <SEP> A <SEP> 60.4 <SEP>, Rockwell <SEP> A <SEP> 54
<tb> Rackwell <SEP> A <SEP> 59.9 <SEP> Rockwell; <SEP> A <SEP> 54
<tb> Average <SEP> A <SEP> 60.1 <SEP> Average <SEP> A <SEP> 54
<tb> Rockwell <SEP> B <SEP> 94 <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 87
<tb> Rockwelll <SEP> B <SEP> 85
<tb> Moyenna <SEP> B <SEP> 86 This shows a steady increase in hardness for the cold worked area.



  All the information obtained in Examples 1 and 2 are presented in numerical form in Table I.
EMI0004.0030
  
    <I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> Constraint <SEP> Revolutions
<tb> Ecaülles <SEP> After <SEP> enlèverneni <SEP> ries <SEP> écaddles <SEP> .After <SEP> removal, keys <SEP> scales <SEP> ot <SEP> traivaâ <SEP> to <SEP> cold
<tb> presents
<tb> in <SEP> kg / cm2 <SEP> 3 <SEP> / o <SEP> XaCl <SEP> 3 <SEP>% <SEP> NaCl <SEP> 3 <SEP>% <SEP> NaCl <SEP> 3 <SEP>% <SEP> <B> NaCl </B> <SEP> 3 <SEP> o / nNaCl ') <SEP> 3 <SEP>% <SEP> <B> NaCl </B> <SEP> 3 <SEP>% <SEP> NaCl
<tb> (Stem <SEP> A) <SEP> (T, Lge <SEP> B) <SEP> (Stem <SEP> A) <SEP> -f- <SEP> H @, S <SEP> (Stem <SEP> A) <SEP> (Stem <SEP> A) <SEP> -I- <SEP> HsS
<tb> (Tage <SEP> B) <SEP> Misses.

   <SEP> @QbiHes <SEP> (Stem <SEP> B)
<tb> of <SEP> 12.7 <SEP> mm) <SEP> ode <SEP> 25.4 <SEP> <B> n </B> m)
<tb> 1400 <SEP> 2497000 <SEP> 2340000 <SEP> <B> 3020000 <SEP> 5.0-18000 <SEP> 6092000 <SEP> 37863000 </B> <SEP> 50 <SEP> 549 <SEP> 000 <SEP> 2)
<tb> <B> 1089000 </B> <SEP> 4045000 <SEP> 550 <SEP> 000 <SEP> 1) <SEP> <B> 6000000 </B> <SEP> 000 <SEP> 31430000 <SEP> .52 <SEP> 090 <SEP> 000 <SEP> 2)
<tb> <B> 1771000 <SEP> 2055000 <SEP> 6618000 <SEP> 11255000 </B> <SEP> 34224000
<tb> Average <SEP> <B> 1786000 </B> <SEP> 3040000 <SEP> 5 <SEP> <B> 818000 <SEP> 7782000 <SEP> 34506000- </B>
<tb> 2100 <SEP> <B> 761000 </B> <SEP> 1 <SEP> <B> 158000 <SEP> 1072000 </B> <SEP> 5684000 <SEP> 3 <SEP> 141000 <SEP> < B> 23225000 </B> <SEP> 142490003)
<tb> <B> 799000 </B> <SEP> 1164000 <SEP> <B> 3223000 </B> <SEP> 4681000 <SEP> 10194000 <SEP> <B> 123680003)

  </B>
<tb> <B> 596000 <SEP> 831000 <SEP> 2599000 <SEP> 6599000 </B> <SEP> 14127000 <SEP> <B> 22367000 </B>
<tb> Medium <SEP> <B> 719000 <SEP> 1172000 </B> <SEP> 3 <SEP> <B> 835000 <SEP> 4807000 <SEP> 15849000 <SEP> 16328000 </B>
<tb> 2800 <SEP> <B> 269000 <SEP> 350000 </B> <SEP> 14068000
<tb> <B> 11987000 </B>
<tb> Medium <SEP> 13 <SEP> 027 <SEP> 00d
<tb> 000
<tb> 3500 <SEP> <B> 87000 <SEP> 7660000 </B>
<tb> <B> 5278000 </B>
<tb> Average <SEP> 6 <SEP> 469 <SEP> 000
<tb> 1) <SEP> This <SEP> sample <SEP> is <SEP> not <SEP> included <SEP> in <SEP> the average <SEP>.
<tb> 2) <SEP> Sample <SEP> did <SEP> <SEP> not <SEP>, <SEP> but <SEP> was <SEP> cracked.
<tb> 3) <SEP> Sample <SEP> has <SEP> broken <SEP> in <SEP> outside <SEP> of <SEP> the <SEP> section <SEP> of <SEP> calibration.
<tb> 4) <SEP> The <SEP> balls <SEP> ode <SEP> 12,

  7 <SEP> anm <SEP> have <SEP> performed <SEP> the <SEP> work <SEP> to <SEP> cold <SEP> on <SEP> a <SEP> small <SEP> length <SEP> of < SEP> the <SEP> section <SEP> of, calibration <SEP> and <SEP> all
<tb> <SEP> samples <SEP> to <SEP> are <SEP> broken <SEP>. in <SEP> outside <SEP> of <SEP> the <SEP> region <SEP> worked <SEP> to < SEP> cold.

         It is noted from the data in Table I that the removal of scales from the samples provided an increase in fatigue strength (number of cycles before failure)

   ranging from about 25 to about 60% in the presence of sodium chloride. Complementary treatment - (cold work with 25.4 mm beads)

   Scales removed from samples provided an increase in useful life over untreated samples which ranged from about 1800 to 2100% in the sodium chloride atmosphere.



       It is particularly surprising that one obtains a significant improvement in the useful life of the fatigue resistance in the corrosive environment containing hydrogen sulfide which is generally considered to be much more harmful than a chloride environment. sodium alone. Normally, as steels increase in hardness, the susceptibility to cracking under the action of hydrogen sulfide also increases.



  <I> Example 3 </I> Three additional samples of the Oilwell rod (Sheet B) were prepared following the procedure outlined above. The samples were tested at a pressure of 2100 kg / cm2 in H2S and CO2 without air with the following results:

    
EMI0005.0004
  
    <I> Table <SEP> II </I>
<tb> Révo @ utions
<tb> Constraint <SEP> Reduction <SEP> of <SEP> aiveic <SEP> job <SEP> without <SEP> job
<tb> <U> (kg / cm?) </U> <SEP> dî <U> amè </U> t <U> re <SEP> (mm) </U> <SEP> to <SEP> <U> cold </U> <SEP> to <SEP> fro'.id
<tb> 2100 <SEP> 0.297 <SEP> mm <SEP> <B> 17933000 </B> <SEP> 4403000
<tb> 2120000 <I> Example 4 </I> Twelve additional samples of the Oilwell rod (B rod) were prepared by following the procedure previously described.

   Samples cold-processed at different depths were tested at pressures of 1400 and 2100 kg / cm2 in an aerobic environment at 3% NaCl. Table III shows the result of the test.

    
EMI0005.0016
  
    <I> <U> Table <SEP> III </U> </I>
<tb> <B> Y </B> <SEP> N <SEP> @ <SEP> <B> b </B> <SEP> N
<tb> .N <SEP> û <SEP> @ <SEP> '<SEP> ô <SEP> ô
<tb> <B> T3 <SEP> @ <SEP>> <SEP> Z3 </B>
<tb> O <SEP> @, @, <SEP> N <SEP> .. = n <SEP> m <SEP> N <SEP>. <SEP> _ <SEP> v
<tb> 1400 <SEP> 0.19 <SEP> <B> 17169000 </B> <SEP> 0.43 <SEP> <B> 20525000 </B>
<tb> 1400 <SEP> 0.23 <SEP> <B> 17766000 </B> <SEP> 0.465.

   <SEP> <B> 35619000 </B>
<tb> 1400 <SEP> 0.22 <SEP> 15 <SEP> <B><I>135000</I> </B> <SEP> 0.485 <SEP> <B> 25950000 </B>
<tb> Average <SEP> 0.21 <SEP> <B> 16690000 </B> <SEP> 0.465 <SEP> <B> 27365000 </B>
<tb> 2100 <SEP> 0.175 <SEP> <B> 5664000 </B> <SEP> 0.465 <SEP> 17444000
<tb> 2100 <SEP> 0.15 <SEP> <B> 6765000 </B> <SEP> 0.452 <SEP> 13 <SEP> <B> 132000 </B>
<tb> 2100 <SEP> 0.155 <SEP> 4740000 <SEP> 0.478 <SEP> 13 <SEP> 134000
<tb> Medium <SEP> 0.16 <SEP> <B> 5723000 </B> <SEP> 0.465 <SEP> 14570000 The results of this example show that cold working down to a depth of approximately 0, 53mm (0.43-0.485mm diameter reduction) provides significantly improved performance over a lesser amount of cold work, i.e. over a cold work depth of about 0,

  43 mm (diameter reduction from 0.15 to 0.23 mm).



  <I> Example 5 </I> Additional samples were prepared from monel-K metal in dimensions corresponding to those set forth in Example 1. These samples were sandblasted, subjected to heat annealing. the temperature of 870 C followed by water quenching.

   The average samples were cold worked to a depth of 0.38 mm (reduction in diameter 0.25 mm) and then tested at a pressure of 2100 kg / cm. in an aerobic environment at 3% NaCl. The results of these tests are shown in Table IV.

    
EMI0005.0031
  
    Constraint <SEP> Revo "lons
<tb> (kg / cm =) <SEP> with <SEP> work <SEP> without <SEP> work
<tb> to <SEP> froi <U> d </U> <SEP> to <SEP> cold
<tb> 2100 <SEP> <B> 11821000 <SEP> 7952000 </B>
<tb> 17940000 <SEP> <B> 3355000 </B>
<tb> <B> 9233-000 <SEP> 3886000 </B>
<tb> Average <SEP> <B> 12998000 </B> <SEP> 5064000 It can be seen from the information given in Table IV that a much improved useful life is also obtained in corrosive conditions by treating a metal other than steel according to the process of the invention.



  The reasons for the great improvement in stress corrosion resistance obtained by the process of the invention and the products of the invention are not readily apparent. For example, as indicated previously, sucker rods have been treated by shot blasting, which causes compressive stresses on the surface of the rods. Stems treated in this manner, however, did not show in testing to be significantly better than untreated stems.

   It thus appears that the peeling stage of the present invention is of prime importance, even if this stage in itself does not represent a significant improvement in the resistance to stress corrosion.

       Since the removal of scale layers and decarburized layers is so important, it is possible that previous treatment methods such as shot blasting have been ineffective due to their inability to substantially remove the metal surface from the surface of the metal. all of the oxide scale layers and decarburized layers. In any case, and whatever the hypotheses that may be made about the reasons for the improvement obtained, it is visible that the removal of the oxide layers and the decarburized layers and the working stage at Cold combinations of the present invention result in significant improvements in the resistance of metals to stress corrosion.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS I. Procédé de traitement d'un métal notamment de l'acier, pour améliorer la résistance à la corrosion de ce métal lorsqu'il est soumis à une contrainte, caractérisé par le fait qu'il consiste à écroûter la surface du métal par un traitement mécanique en enlevant pratiquement la totalité des couches superficielles présentant des défauts d'oxyde et des surfaces décarburées, et à provo quer ensuite l'apparition de contraintes de compression dans lesdits métaux par un travail à froid de surface. II. Objet susceptible d'être exposé à une ambiance corrosive, obtenu par le procédé selon la revendication 1. III. Application du procédé selon la revendication I à des tubes destinés au pompage du pétrole. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIMS I. Process for treating a metal, in particular steel, to improve the corrosion resistance of this metal when it is subjected to a stress, characterized in that it consists in scaling the surface of the metal by mechanical treatment by removing substantially all of the surface layers exhibiting oxide defects and decarburized surfaces, and then causing the appearance of compressive stresses in said metals by cold surface working. II. Object capable of being exposed to a corrosive atmosphere, obtained by the process according to claim 1. III. Application of the process according to claim I to tubes intended for pumping petroleum. SUB-CLAIMS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait que le travail à froid est effectué à une profondeur ne dépassant pas environ 0,508 mm. 2. Application du procédé selon la revendication III, caractérisée en ce que l'écroutage et le travail à froid sont appliqués à la surface extérieure des tubes. 3. Application selon la revendication III, caractéri sée en ce que l'écroutage et le travail à froid sont appli qués à la surface intérieure des tubes. Process according to Claim I, characterized in that the cold working is carried out at a depth not exceeding approximately 0.508 mm. 2. Application of the method according to claim III, characterized in that the peeling and cold working are applied to the outer surface of the tubes. 3. Application according to claim III, charac terized in that the peeling and cold working are applied to the inner surface of the tubes.
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