DE2338282B2

DE2338282B2 - Verwendung von austenitisch-ferritischen staehlen fuer draehte grosser laenge, die unter starker spannung korrosionsbestaendig sein muessen

Info

Publication number: DE2338282B2
Application number: DE19732338282
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Creusot-Loire, Paris
Priority date: 1972-07-28
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1976-08-26
Also published as: IT985910B; JPS5529147B2; FR2194195A5; GB1424458A; JPS4964520A; SE409727B; NL7308711A; CA1012385A; DE2338282A1

Description

1,0% Mn enthält und der Ferritgehalt in den ²° Nun halten die nichtrostenden austenitischen Stahle

Drähten in der Größenordnung von 30% liegt, unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen im

für den Zweck nach Anspruch 1. Mittel nicht über 30 Einfahrten und in keinem Fall

3. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 über 70 Einfahrten aus. Andererseits halten die mit der Maßgabe, daß die herzustellenden Drähte Drähte aus Kohlenstoffstahl, die oberflächlich mit mindestens eine Zugfestigkeit von 150 kg/mm^{2 a}5 einer dünnen Nickelschicht überzogen sind, keinesaufweisen, für den Zweck nach Anspruch 1. falls irr« Mittel mehr als 60 Einfahrten aus. Die einen

4. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 wie die anderen Drähte werden durch Korrosion vermit der Maßgabe, daß die Drähte vor dem Zieh- schiedener Art unbrauchbar, häufig auch in Folge Vorgang von etwa 1150° C abgeschreckt und ehe- einer Deformation ihres anfänglich runden Quermisch gebeizt werden, für den Zweck nach An- 3° Schnitts beim Durchlaufen der Führungsrollen hinter Spruch 1. dem Abwickelhaspel, und allgemein durch Korrosion

5. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 unter Spannung.

mit der Maßgabe, daß die Drähte vor dem Zieh- Diese geringe Haltbarkeit der bekannten Drähte

Vorgang mit Polytetrafluoräthylen überzogen führt dazu, daß ihr Gestehungspreis je Einfahrt hoch werden, für den Zweck nach Anspruch 1. 35 ist, wenn man sie vor dem Bruch auswechselt, und

6. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 daß häufig ihr Bruch im Betrieb vor ihrer normalen mit der Maßgabe, daß die Drähte oberflächlich Verschrottung auftritt, was zu dem Verlust oder der gehärtet werden, für den Zweck nach Anspruch 1. Beschädigung von teuren Werkzeugen und manchmal

7. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 auch zum Stillstand der Anlage führt.

mit der Maßgabe, daß die Drähte mit Kohlenstoff ⁴° Gerade der vorzeitige Bruch erweist sich in der

zementiert werden, für den Zweck nach An- Praxis als großer Mangel an Betriebssicherheit,

spruch 1. Beispielsweise ist die Verarbeitung von rostfreien

8. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 austenitischen Stählen mit 16 bis 26% Chrom, 6 bis mit der Maßgabe, daß die Drähte nitriert wer- 22% Nickel, bis zu 0,25% Kohlenstoff oder mit 16 den, für den Zweck nach Anspruch 1. 45 bis 18% Chrom, 10 bis 14% Nickel, bis zu 0,03%

9. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 Kohlenstoff und 2 bis 3% Molybdän zu Drähten bemit der Maßgabe, daß die Drähte in Ammoniak- kannt (USA.-Patentschrift 31 00 729), die fest, zäh atmosphäre nitriert werden, für den Zweck nach und korrosionsbeständig sein sollen.

Anspruch 1. Außerdem ist es bekannt (deutsche Patentschrift

5° 6 79 421), daß solche korrosionswiderstandsfähigen Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle

— auch ein austenitisch-ferritisches Gefüge aufweisen

können und zur Herstellung von Gegenständen hoher Schwingungsfestigkeit und Streckgrenze sowie

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung ⁵⁵ Zugfestigkeit verwendbar sind.

bestimmter austenitisch-ferritischer Stähle als Mate- Weiter ist es bekannt (»Technische Mitteilungen«,

rialtragdrähte in Erdöl- oder Erdgasbohrlöchern. 61. Jg., Heft 3, März 1968, S. 140/155), daß austeni-

Am Grund von Erdgas- oder Erdölbohrlöchern ist tisch-ferritische Stähle hinsichtlich ihrer Festigkeitsdas für Wartungs- oder Produktionsvorgänge die- werte und der Beständigkeit gegen interkristalline nende Werkzeug an Metalldrähten aufgehängt, die korrosion und Spannungsrißkorrosion den austenibei einem sehr geringen Durchmesser zwischen bei- tischen Stählen überlegen sind, wobei auch ein austespielsweise 2 und 5 mm eine Länge von 6000 m und nitisch-ferritischer Stahl mit 20% Chrom, 8% Nickel, auch mehr erreichen können. Diese Einlaßseile aus 2,5% Molybdän, 1,5% Kupfer und 0,05% Kohlen-Metalldraht sind äußerst starken mechanischen und stoff erwähnt ist, der nach seiner vollständigen Anakorrodierenden Beanspruchungen ausgesetzt. ^6s lyse auch noch bis 1% Silizium und bis 2% Mangan Die mechanischen Beanspruchungen sind das Ei- sowie weniger als 0,05% Kohlenstoff enthalten kann gengewicht des Drahts, z. B. 200 kg für einen Strang (»Stahlschlüssel«, 1968, S. 179). Daraus ist jedoch von 6000 m, das Gewicht des davon getragenen Ma- keine Voraussage ableitbar, wie sich dieser Stahltvo

in Form langer Drähte in einer korrodierenden Für diese Einlaßseile weisen die Drähte gemäß der

schwefelwasserstoffhaltigen und salzhaltigen Umge- Erfindung, die außerdem einer Oberflächenhärtungs-

bung unter starker Zugbelastung verhält. behandlung unterworfen sind, den zusätzlichen Vor-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Me- teil auf, daß die Deformationen des kreisrunden

talldrähte für Einlaßseile für Erdgas- oder Erdöl- 5 Querschnitts nach ihrem Durchlauf über die Füh-

bohrlöcher zu schaffen, die im Vergleich mit den ge- rungsrollen unter Zugspannung verringert sind,

genwärtig bekannten Drähten auf Grund außerge- Um die Erfindung noch besser verständlich zu rna-

wöhnlicher Korrosionsbeständigkeit unter starker chen, wird im folgenden em Beispiel erläutert.

Zugbeanspruchung und einer Nichtverformbarkeit Bei diesem Beispiel handelt es sich um die Her-

beim Durchlaufen der Führungsrollen des Haspels io stellung eines Drahts von 6820 m Länge und

eine größere Betriebssicherheit und einen günstigeren 2,33 mm 0, der sich als gegenüber der Korrosion un-

Gestehungspreis je Einfahrt ermöglichen. ter Zugspannung in einem Bohrloch für schwefel-

Die Lösung dieser Aufgabe ist die Verwendung wasserstoffhaltiges Erdgas beständig erweist,
eines Stah:s mit maximal 0,06% Kohlenstoff, 19 bis Vor seinem Einsatz wird dieser Draht unter Zug 22% Chrom, 7 bis 9% Nickel, 2 bis 3% Molybdän, ¹S auf einem Haspel aufgewickelt,
unter 2% Kupfer, unter 1% Silizium, unter 2% Fig. 1 zeigt die vollständige Ausrüstung eines Mangan, Rest Eisen und unvermeidlichen Verunrei- Haspels 1. Auf diesem Haspel 1 ist der Draht 2 in nigungen mit austenitisch-ferritisdiem Gefüge mit 15 dicht benachbarten Windungen 3 aufgerollt. Man bis 4O°/o Ferrit als Werkstoff für die Herstellung von sorgt für eine ausreichende Schmierung, um jede Be-Materialeinlaßsträngen in Form von Draht oder ²⁰ einträchtigung des Drahts beim Abwickeln zu verDrahtseil für Erdöl- oder Erdgasbohrlöcher, wo sie meiden. Außerdem ermöglicht eine Einrichtung 11 eine große Länge aufweisen und einer korrodieran- die dauernde Messung der Zugspannung des Drahts. I den schwefelwasserstoffhaltigen und salzhaltigen Um- während ein Zähler 12 die Länge des abgerollten I gebung unter starker Zugbelastung ausgesetzt sind. Drahts mißt. An seinem Ausgang vom Haspel wird I Eine besonders günstige Stahlzusammensetzung ²S der Draht 2 durch die Rollen 13 geführt.
I für den erfindungsgemäßen Zweck ist die folgende: F i g. 2 zeigt den Verlauf des Drahts nach Verlas-I 0 02% C ^sen ^^es Haspels bis zum Bohrloch.
I 2050% Ct ^m ^e*^nen Draht herzustellen, der sich für diese 1 800% Ni' erfindungsgemäße Verwendung eignet, geht man 1 250% Mo ³° zweckmäßig von einem Maschinendraht von I 150% Cu' 5,5 mm 0 aus einem Stahl der folgenden Zusammen-I 0^50% Si,' setzung aus:

I 1,000/oMn, 0,021% C Wo Cu

I Rest Eisen, ^ 20,600% Cr 0,5% Si

I wobei der Ferritgehalt in den Drähten etwa 30% 2 400% Mo ResTt^en
I betragt.

i Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Der Maschinendraht erfährt eine DurcHaufab-

I den Unteransprüchen 3 bis 9 gekennzeichnet. schreckung von 1150° C in einer neutralen Atmo-

{ Die Anwesenheit von Ferrit in dem austenitisch- 4° sphäre. Er wird anschließend gebeizt, äußerlich mit

I ferritischen Mischgefüge hat die Wirkung, die Aus- Polytetrafluoräthylen überzogen und ohne Zwischen-

I breitung eines Spannungsrisses, der von einem Auste- glühung bis zu einem Durchmesser von 2,33 mm ge-

I nitbereich ausgeht, zu blockieren. In dem besonde- zogen, was eine Verformung von 82% bedeutet. Der

j ren Fall der Drähte bewirkt die Erfindung, durch den Draht wird anschließend auf eine Spule aufgerollt

! Drahtzieh Vorgang ein Gefüge zu erhalten, das aus 45 und abgelängt.

< abwechselnden Ferrit- und Austenitfasern zusam- Im Laufe des Abrollens vom Haspel läuft der

j mengesetzt ist. Bei einem solchen Gefüge ist die Ent- Draht über die Rollen 13 und die Führungs- und

i wicklung von Spannungsrissen unter Belastung be- Umlenkrollen 15, 16. Ein solcher Draht hält mehr

sonders schwierig. Das austenitisch-ferritische Misch- als 120 Einlasse, d. h. 2- bis 4mal mehr als die bis-

gefüge hat daher eine erhebliche Überlegenheit ge- ⁵° her bekannten Drähte aus, und dies ohne Gefahr

genüber dem rein austenitischen Gefüge von üblicher- eines vorzeitigen Bruchs.

weise für die Einlaßstränge verwendeten nichtrosten- Die Festigkeit des Drahts nach diesem Beispiel ist

den Stählen. 164 kg/mm².

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

terials, die Temperatur am Grund des Schachts, die Patentansnrüche- 130 bis 160° C erreichen kann, und die Reibung an Patentansprüche. ^ Führungsrollen nach Verlassen des Haspels.

1. Verwendung eines Stahls mit maximal Die D"ähte für die Einlaßseile müssen daher; eine

0,06% Kohlenstoff, 19 bis 22% Chrom, 7 bis 5 hohe mechanische Festigkeit ζ B. eine Zugfestigkeit

9% Nickel, 2 bis 3% Molybdän, unter 2% Kup- über 150 kg/mm² aufweisenden ist es bekannt, daß

fer, unter 1% Silizium, unter 2% Mangan, Rest die Korrosionsgefahr unter Zugspannung um so.grö-

Eisen und unvermeidlichen Verunreinigungen mit ßer wird, je höher άπ mechanische Festigkeit ist

austenitisch-ferritischem Gefüge mit 15 bis 40<Vn Tatsächlich ist der korrosive Angriff in den Erd-

Ferrit als Werkstoff für die Herstellung von Ma- *» gas- oder Erdölbohrlöchern besonders stark So _fin.

terialeinlaßsträngen in Form von Draht oder den sich beispielsweise in den Erdgasbohrlochern im

Drahtseil für Erdöl- oder Erdgasbohrlöcher, wo Südwesten Frankreichs 5 bis. 17% Schwefelwasser-

sie eine große Länge aufweisen und einer korro- stoff, 2 bis 10% Kohlendioxyd, wäßrige Chlorid-

dierenden schwefelwasserstoffhaltigen und salz- lösungen mit bis zu 300 g Natnumchlorid/1 und em

haltigen Umgebung unter starker Zugbelastung *5 Druck bis zu 650 bar.

ausgesetzt sind. Die gegenwärtig verwendeten bekannten Drahte be-

2. Verwendung eines Stahls nach Anspruch 1 stehen aus austenitischen nichtrostenden Stählen oder mit der Maßgabe, daß er 0,02% C, 20,5% Cr, Kohlenstoffstählen, die oberflächlich mit einer dun-8% Ni, 2,5% Mo, 1,5% Cu, 0,5% Si und nen Nickelschicht überzogen s,ind.