SA111320502B1 - فولاذ سبائكي منخفض بمقاومة خضوع عالية ومقاومة عالية للتكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد - Google Patents

Abstract

يتعلق الاختراع الحالي بفولاذ يحتوي بالوزن على: C: من 0.3٪ إلى 0.5٪، Si: من 0.1٪ إلى 0.5٪، Mn: 1٪ أو أقل، P: 0.03٪ أو أقل، S: 0.005٪ أو أقل، Cr: من 0.3٪ إلى 1.5٪، Mo: من 1٪ إلى 2٪، : W0.3٪ إلى 1٪، V: من 0.3٪ إلى 0.25٪، Nb: من 0.01٪ إلى 0.15٪، Al: من 0.01٪ إلى 0.1٪ ، وتتكون باقي التركيبة الكيميائية للفولاذ chemical composition of the steel من Fe وشوائب impurities أو متخلفات ناتجة من أو ضرورية لعمليات إنتاج وصب الفولاذ steel production and casting processes. يسمح الفولاذ بإنتاج أنابيب بدون لحامات بمقاومة خضوع بعد المعالجة الحرارية heat treatment تبلغ 862 ميجا باسكال أو حتى 965 ميجا باسكال أو أكثر.

Description

ال فولاذ سبائكي منخفض بمقاومة خضوع ‎Alle‏ ومقاومة عالية للتكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎Low alloy steel with a high yield strength and high sulphide‏ ‎stress cracking resistance‏ الوصف الكامل خلفية الاختراع يتعلق الاختراع بأنواع من الفولاذ السبائكي المنخفض ‎low alloy steels‏ لها مقاومة خضوع عالية ‎high yield strength‏ وتتميز بأدا ء تكسير بالإجهاد ‎stress cracking behaviour‏ الناتج عن وجود ‎jlies sulphide‏ بشكل ‎cise‏ يُستخدم الاختراع في تطبيقات خاصة بمنتجات أنبوبية لآبار © هيدروكربون ‎hydrocarbon wells‏ تحتوي على ‎.hydrogen sulphide‏ تعني عمليات استكشاف وتطوير آبار الهيدروكربون ‎hydrocarbon wells‏ الأعمق ‎All‏ تخضع لضغوط أعلى عند درجات حرارة أعلى وفي أوساط متاكلة ‎corrosive media‏ بصورة أكبرء بشكل محدد عند تحميلها ب ‎hydrogen sulphide‏ ¢ تزايد الحاجة لاستخدام أنابيب من سبائك منخفضة ‎low alloy tubes‏ لها مقاومة خضوع عالية ‎high yield strength‏ ومقاومة عالية للتكسير بالإجهاد ‎high stress cracking resistance ٠١‏ الناتج عن وجود ‎sulphide‏ . يكون وجود ‎hydrogen sulphide‏ هو المسئول عن شكل خطر للتكسير في أنواع الفولاذ السبائكي المنخفض ‎low alloy steels‏ ذات مقاومة الخضوع العالية والذي ‎aya)‏ باسم (التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide‏ ‎stress cracking‏ ( والذي يمكن أن يؤثر في كل من الغلاف وشبكة الأنابيب ؛ في المواسير الصاعدة أو أنابيب الحفر ‎drill pipes‏ والمنتجات ذات الصلة. يعتبر ‎hydrogen sulphide‏ أيضًا ‎NO‏ من الغازات المميتة بالنسبة للإنسان بجرعات تبلغ بضع عشرات من الأجزاء في المليون» ومن

دسم -

المؤثر أنه لا يهرب إذا ما تصدعت أو تكسرت الأنابيب. وبالتالي؛ تعتبر مقاومة التكسير بالإجهاد

الناتج عن وجود ‎sulphide‏ ذات أهمية خاصة بالنسبة لشركات النفط حيث أنها هامة لسلامة كل

من المعدات والأفراد.

لقد شهدت العقود الأخيرة تطورًا متعاقبًا في أنواع الفولاذ السبائكي المتخفض ‎Tow alloy steels‏ ذات © المقاومة ‎hydrogen sulphide Jalal‏ بقيم مقاومة خضوع نوعية ‎Lid‏ تصبح أكثر علوًا 551

‎Lage‏ باسكال ‎Av)‏ رطل على البوصة المربعة)؛ ‎67١‏ ميجا باسكال (90 ‎day‏ على البوصة

‏المربعة)؛ 100 ميجا باسكال )40 رطل على البوصة المربعة)» وأخيرا 758 ميجا باسكال ‎١٠١١(‏

‏رطل على البوصة المربعة) أو حتى يصل إلى 857 ميجا باسكال )110 رطل على البوصة

‏المربعة).

‎٠‏ تصل ‎oul‏ الهيدروكربون ‎hydrocarbon wells‏ حاليًا إلى أعماق تبلغ عدة آلاف من الأمتار, وبالتالي فإن وزن أعمدة أنابيب الحفر ‎drill pipes‏ الأنبوبية المعالجة لمستويات قياسية من مقاومة الخضوع تكون عالية جدًا. علاوة على ذلك؛ فإن قيم الضغط في مستودعات الهيدروكربون ‎pressures in the hydrocarbon reservoirs‏ يمكن أن تكون ‎Ra lle‏ ؛ في جدود ‎Glia Bae‏ من ‎JU!‏ ¢ ويؤدي وجود ‎hydrogen sulphide‏ حتى عند مستويات منخفضة نسبيًا في حدود من ‎٠١‏

‎٠‏ إلى ‎٠‏ جزء في المليون؛ إلى قيم ضغط جزئي ‎partial pressures‏ في حدود من ‎500٠‏ إلى ‎١‏ بارء تكون كافية عندما يكون الرقم الهيدروجيني ‎pH‏ منخفضًا مما يؤدي إلى حدوث ظاهرة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ إذا لم تكن مادة الأنابيب مناسبة.

‏بالإضافة إلى ذلك؛ فإن استخدام أنواع الفولاذ السبائكي المنخفض ‎low alloy steels‏ التي لها ‎٠١‏ مقاومة خضوع نوعية دنيا تبلغ 857 ميجا باسكال )170 رطل على البوصة المربعة)؛ أو تفضيلياً

EP stress ‏رطل على البوصة المربعة)» مع مقاومة تكسير بالإجهاد‎ VE) ‏ميجا باسكال‎ 59 ‏في أعمدة أنابيب الحفر‎ Lala ‏جيدة سوف يلاقي استحسانًا‎ sulphide ‏عن وجود‎ Wl cracking low alloy ‏المذكورة. لهذا السبب؛ تم البحث للحصول على قولاذ سبائكي منخفض‎ drill pipes ‏رطل على البوصة المربعة)؛‎ 1 YO) ‏باسكال‎ Lage 457 ‏بمقاومة خضوع نوعية دنيا تبلغ‎ steel ‏رطل على البوصة المربعة)؛ وأداء التكسير بالإجهاد الناتج عن‎ ١40( ‏تفضيلياً 59 ميجا باسكال‎ © ‏حيث أن - كما هو‎ Una fal ‏جيد؛ وهو ما يعتبر‎ sulphide stress cracking ‏وجود كبريتيد‎ ‏معروف جيدًا - مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد الخاصة بأنواع الفولاذ السبائكي‎ ‏المنخفضة تنخفض بزيادة مقاومة الخضوع الخاصة بها.‎ ‏بمقاومة‎ low alloy steel ‏فولاذ سبائكي منخفض‎ 1871785١ ‏يعرض طلب البراءة الأوروبي رقم‎ ‏رطل على البوصة المربعة أو أكثر)؛ ومقاومة التكسير‎ ATY) high yield strength ‏خضوع عالية‎ ٠ ‏يكشف عن تركيبة كيميائية‎ (AE sulphide stress cracking ‏بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد‎ heat ‏مصحوبة بشكل مميز بمعالجة حرارية بالتحول البينيتي ثابت الحرارة في نطاق درجة حرارة‎ low alloy steel ‏م. للحصول على فولاذ سبائكي منخفض‎ Mes ‏إلى‎ 4٠66٠ ‏من‎ treatment ‏من المعروف أنه يتم إجراء معالجة حرارية للإخماد‎ ¢ high yield strength Ale ‏بمقاومة خضوع‎ .08340 ‏على فولاذ سبائكي من نوع‎ (pV ++ ‏(أقل من‎ Gini ‏والتطويع عند درجة حرارة منخفضة‎ ٠ ‏؛ يحث التطويع عند درجة‎ 1876707١1 ‏وبالرغم من ذلك؛ فإنه طبقًا لطلب البراءة الأوروبية رقم‎ ‏خشنة من نوع 06:د/1 في‎ carbides ‏وترسيب مركبات‎ Ale ‏حرارة منخفضة على كثافة إزاحة‎ sulphide stress ‏حدود الحبوب»؛ مما يؤدي إلى أدا ء التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد‎ ‏لأوروبي 18575971 يعرض تحسين مقاومة‎ ١ ‏ضعيف. وعلى هذاء فإن طلب البراءة‎ cracking ‏عن طريق زيادة درجة حرارة‎ sulphide stress cracking ‏التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد‎ ٠١ ‏الخشنة في حدود الحبوب‎ carbides ‏التطويع لتقليل كثافة الإزاحة والحد من ترسيب مركبات‎

نه - بواسطة الحد من محتوى الوصلة ‎(CriMo)‏ وصولاً إلى قيمة في النطاق من 71,5 إلى ؟17. وبالرغم من ‎ld‏ فإنه نتيجة لوجود مخاطر تتمثل في كون مقاومة الخضوع للفولاذ يمكن أن تقل بسبب درجة حرارة التطويع العالية» يقدم طلب البراءة الأوروبي رقم 1877891 زيادة محتوى الكربون ‎cm)‏ 70.7 و70,1) المصحوب بإضافة كافية ل ‎Mo‏ و7 (على التوالي 705056 أو أكثر © و في النطاق بين ‎oF‏ 7 إلى 0,5 7) لترسيب مركبات كبريدات ‎MC‏ دقيقة ‎fine carbides‏ . بالرغم من ذلك؛ فإن هناك مخاطر تتمثل في أن تلك الزيادة في محتوى الكربون سوف تؤدي إلى شقوق إخماد بعمليات المعالجة الحرارية التقليدية (إخماد بالماء + تطويع) يتم استخدامهاء ومن 5( يقدم طلب البراءة رقم ‎181797١‏ معالجة حرارية بتحول باينتي ثابت الحرارة في نطاق درجة حرارة ‎fan‏ خالل م يسمح بتجنب التكسير أثناء عملية الإخماد بالماء لأنواع الفولاذ التي بها محتويات ‎٠‏ كربون عالية ‎IX‏ هياكل ‎martensite-bainite structures‏ مخلوطة تعتبر ضارة بالنسبة ل التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ في ‎Ala‏ الإخماد ‎«Jind!‏ على سبيل ‎(JUL‏ بالزيت . يكون ‎bainite‏ الناتج (المكافئ؛ ‎Lak‏ ل 183275051 هياكل ‎martensite‏ ‎pall structures‏ بواسطة عملية المعالجة الحرارية للإخماد + معالجات التطويع الحرارية ‎temper‏ ‎(heat treatments‏ مقاومة خضوع عالية ‎ATY high yield strength‏ ميجا باسكال او اكثر ( ‎VY ٠6‏ رطل على البوصة المربعة أو أكثر) مصحوية بأداء التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎lies sulphide stress cracking‏ تم اختباره باستخدام طرق ‎NACE‏ 1140177 من النوع ‎A‏ ‏و0[ : ‎-(NaTitanium onal AssociaTitanium on of Corrosion Engineers)‏

— و" _ بالرغم من ذلك؛ فإن الاستخدام الصناعي لعملية التحول الباينتي ثابت الحرارة يتطلب أن يكون هناك تحكم شديد في حركيات المعالجة بحيث لا يتم البد ء في أية تحولات أخرى ) ‎martensitic or‏ ‎(perlitic‏ علاوة على ذلك؛ فإنه اعتماذًا على مك الأنبوب؛ تتغير كمية الماء المستخدم للإخماد؛ مما يعني ضرورة مراقبة الأنابيب الواحد تلو الآخر من حيث معدلات التبريد للحصول على هيكل © باينتي أحادي الطور ‎.monophase bainitic structure‏ الوصف العام للاختراع يهدف ‎١‏ لاختراع الحالي إلى إنتاج تركيبة فولاذ سبائكي منخفض ‎low alloy steel‏ : ‎٠.‏ يمكن معالجتها بالحرارة الحصول على مقاومة خضوع تبلغ ‎AY‏ ميجا باسكال ) ‎١١١‏ رطل على البوصة المربعة) أو أكثر وتفضيلياً 975 ميجا باسكال ‎١60(‏ رطل على البوصة المربعة) أو ‎Ve‏ أكثر؛ . تتميز بمقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ ؛ تم اختبارها باستخدام الطريقة م النوعية 7 ‎(Sly (NACE TMO‏ بقيم ضغط جزئي ‎partial‏ ‎«Ob +, + Vili Hydrogen Sulphide 1 pressures‏ التي تعتبر ممتازة خصوصًا عند قيم مقاومة الخضوع المشار إليها عاليه؛ ‎Vo‏ .و ولا تتطلب منشأة صناعية لإخماد الباينيت ‎bainitic quench‏ ¢ وهو ما يعني انخفاض تكاليف إنتاج الأنابيب غير الملحومة مقارنة بتلك الخاصة بالطلب 18178511 . : ‎ha‏ للاختراع؛ يحتوي الفولاذ؛ بالوزن على : © : من .7 إلى ‎Teo‏ ‎Si‏ : من ‎70.١‏ إلى ‎IY‏

ا - ‎VY‏ -— ‎١ Mn‏ أو أقل © : 0 أو أقل 85 أو أقل :© : من 2,7 إلى ‎١‏ 7 © 146: من ‎2١‏ إلى ‎IX‏ ‎Ww‏ : ,7 إلى ‎IY‏ ض ‎V‏ : من 7.07 إلى ‎Toxo‏ ‏0 : من ‎70.0٠‏ إلى ‎Zee‏ ‏له : من 20.01 إلى ‎Loy‏ ‎٠‏ ويتمثل الجزء المتبقي من التركيبة الكيميائية لهذا الفولاذ في حديد وشوائب أو متخلفات ناتجة عن أو ضرورية لعمليات إنتاج وصب القولاذ ‎chemical composition on the properties of the steel‏ الوصف التفصيلي : تأثير عناصر التركيبة الكيميائية على خواص الفولاذ يكون كالتالي: ‎٠‏ الكربون: من 70,3 إلى ‎Leo‏

- A ‏يكون وجود هذا العنصر أساسيًا لتحسين إمكانية إخماد الفولاذ ويسمح بالحصول على الخواص‎ ‏المطلوبة. ولقد‎ high specification mechanical characteristics ‏المميزة الميكانيكية للأدا ء العالي‎ ‏لاحظ العلماء أيضاً أن مكونات الكربون العالية نسبياً تسبب مقاومة أفضل لل (التكسير بالإجهاد‎ ‏؛ بالرغم من عدم معرفة أو تحديد سبب ذلك.‎ ) sulphide stress cracking ‏الناتج عن وجود كبريتيد‎

VE) ‏يمكن للمحتوى الأقل من 720.7 أن يؤدي إلى الحصول على مقاومة الخضوع المطلوبة‎ © ‏رطل على البوصة المربعة أو أكثر) فقط من أجل درجات حرارة تطويع منخفضة نسبياً؛ والتي لا‎ ‏إذا‎ AY ‏تسهم بضمان كاف لمقاومة (التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد). على الصعيد‎ ‏تعدى محتوى الكربون 0,59 7؛ فإنه من ناحية؛ تصبح المعالجة الحرارية» خاصة إخماد مارتينزيت‎ ‏متر) ومن‎ 10 -٠١( ‏في وسط أقل عسرة من الماء؛ صعب التحكم به بأنابيب عظيمة الطول‎ ‏المشكلة أثناء التطويع زائدة عن الحد وقد تؤدي إلى‎ carbides ‏ناحية أخرى؛ تصبح كمية مركبات‎ ٠ ‏ضعف في مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد.‎ ‏فقط عند إتاحة وحدة إخماد ماء؛ يصبح من المفضل إنتقاء محتوى كربون باتجاه قاع النطاق‎ ‏المحدد عاليه لتجنب تصدع الاخماد: على سبيل المثال؛ يمكن إنتقاء محتوى كربون في النطاق ما‎ 7,779707١ ‏بين‎ ‏إذا ما كانت وحدة الاخماد باستخدام إخماد مائع متاحة مع خاصية صلابة إخماد كانت أقل من‎ VO ‏تلك الخاصة بالماء (على سبيل المثال؛ إخماد نفط أو إخماد ماء مكمل بالبوليمرات)؛ يصبح من‎ ‏المميز إنتقاء محتوى كربون باتجاه قمة المحدد عاليه: على سبيل المثال؛ يمكن إنتقاء محتوى‎ 70,46 ‏و70,46 ؛ تفضيلياً محتوى كربون في النطاق ما بين‎ 7 +, FAG ‏كربون في النطاق ما‎ ‏و40,./.‎

8 : من ‎70.١‏ إلى ‎:١‏ ‏يعتبز ‎silicon‏ عنصراً يزيل أكسدة الفولاذ السائل ‎deoxidizes liquid steel‏ . هذا ويتحتم أن يتواجد بكمية تبلغ على الأقل ‎70١‏ من أجل الحصول على هذا التأثير. وهو يقاوم أيضًا التليين عند التطويع؛ وبالتالي يساهم في تحسين مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide‏ ‎cracking ©‏ 808858 . وبالرغم من ذلك؛ فإنه عند تجاوز 8 ‎We‏ ما يتم رصد أن هذا العنصر يؤدي إلى ضعف مقاومة التكسير با لإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎٠‏ ومع ذلك؛ فقد ‎Lay‏ ‏المخترعون أن محتوى ‎(Si)‏ .قد يصل إلى ‎7١‏ بدون تاثير غير مفضل على مقاومة التكسير

بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد.

لهذا السبب؛ يتم تثبيت محتواه ليكون فيما بين ‎750,١‏ و71. ولقد تم ‎Load‏ عرض النطاق المفضل

‎٠‏ .من 20,9 إلى ‎١‏ في اتحاد مع العناصر الأخرى لتكوين الاختراع..

‎Ji ‏أو‎ ١ : manganese

‏سك ‎manganese‏ عنصراً يحسن قابلية الفولاذ لأعمال الحدادة * ويحسن قابليته للإخماد. وبالرغم

‏من ذلك؛ فإئه عند تجاوز ‎ZY‏ ؛ يؤدي ذلك إلى زيادة عوامل فصل ضارة بمقاومة التكسير بالإجهاد

‏الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ . لهذا السبب؛ يتم تثبيت محتواه ليكون عند ‎2١ ٠‏ وتفضيلياً عند 0,5 7. لتجنب مشاكل * (الاحتراق)؛ يفضل أن يكون أقل حد للمحتوى مثبت

‎LY ‏عند‎

‎:phosphorus‏ 70.07 أو أقل (شائبة)

‏يعتبر ‎fais phosphorus‏ يقلل من مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد عن طريق

‏الفصل في حدود الحبوب. لهذا السبب؛ يكون محتواه قاصرًا على 70,07

: .و١‏ - الكبريت ‎20.00٠5 : sulphur‏ أو أقل (شائبة) يعتبر الكبريت ‎sulphur‏ عنصراً يُشكل محتويات ضارة بالنسبة لمقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ وأيضاً يفصل في حدود الحبوب. ويكون التأثير بشكل خاص متجاورًا إلى حد كبير ‎Jv, evo‏ لهذا السبب؛ يكون محتواه قاصرًا على 70.005 ويفضل © عند مستوى أقل بكثيرء على سبيل المثال» 0.007 7. ‎chromium‏ : من ‎٠,١‏ 7 إلى ‎ZY‏ ‏يعتبر ‎Dale chromium‏ مفيدًا في تحسين القابلية للإخماد والخواص الكيميائية للفولاذ وزيادة مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد الخاصة به. لهذا ‎cd)‏ يتم تثبيت محتواه على الأقل عند ‎0ST‏ ومع ذلك؛ لا يجب تخطي النسبة عن محتوى ‎7١‏ لمنع إفساد مقاومة التكسير ‎٠١‏ بالإجهاد الناتج عن وجود ‎.sulphide‏ ‏لهذا السبب؛ يتم تثبيت محتواه ما بين 70,7 و771. تتراوح الحدود الأقصى والأدنى تفضيلياً على التوالي ما بين 78.7 و70,8 ؛ والأكثر تفضيلاً ما بين 0.4 و70,1. ‎molybdenum‏ : من ‎72١‏ إلى ‎ZX‏ ‏يعتبر ‎molybdenum‏ عنصراً مفيدًا لتحسين قابلية الفولاذ للإخماد ويمكن أن يزيد ‎Wad‏ من درجة ‎٠‏ حرارة تطويع الفولاذ. ولقد لاحظ المخترعون ‎Bal‏ مفيدًا بشكل خاص ‎ddl‏ لمحتويات ‎A molybdenum‏ تبلغ ‎١‏ أو أكثر ‎٠‏ وبالرغم من ‎«ld‏ فإنه إذا تعدى محتوى ‎molybdenum‏ ‎4d AY‏ يميل إلى تفضيل تكوين مركبات خشنة بعد تطويع ممتد للإضرار بمقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ .

‎١١ -‏ - لهذا السببء يتم تثبيت المحتوى فيما بين ‎7١‏ و77. يتراوح النطاق المفضل فيما بين 71,7 ‎LV ,A‏ والأفضل ‎lad‏ بين 71,7 ‎TVS‏ ‎tungsten‏ : من .7 إلى ‎70.١‏ ‏يعتبر ‎tungsten‏ ؛ ‎molybdenum Jie‏ + عاملاً ‎de‏ لتحسين قابلية الفولاذ للإخماد وقوة الفولاذ. © وهو عنصر هام للاختراع إذ أنه لا يعمل فقط على تمكين تحمل محتوى 20017006000 كبير بدون تقليل تكثيف مركبات ‎carbides‏ خشنة من نوع 140106 ومركبات ‎carbides‏ ميجا باسكال أثناء التطويع الممتد؛ ولكن في ‎(idl‏ يعمل على تمكين تفضيل ترسيب متجانس وجيد للكبريدات الدقيقة ‎«fine carbides‏ محدداً تضخمهم بسبب معمل ‎oli)‏ المنخفض. ومن ثم ونظراً لتأثيره؛ يعمل ‎tungsten‏ بطريقة مؤثرة على زيادة محتوى ‎molybdenum‏ لرفع درجة حرارة التطويع ومن ثم ‎Ja ٠‏ كثافة النزع وتحسن مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress‏ ‎cracking‏ . يتم استخدام محتوى 750,7 على الأقل لهذا الغرض. ولا يتغير تاثيره بعد الآن فيما فوق ‎JN‏ لهذا السبب؛ يتم تثبيت محتوى ‎molybdenum‏ فيما بين 70.7 ‎Ze, Vs‏ تتراوح الحدود الأقصى والأدنى تفضيلياً على التوالي ما بين 4ر70 ‎Jas‏ ‎vanadium‏ : من 70.07 إلى ‎70,7١‏ ‎molybdenum Jie ٠6‏ + يعتبر ‎vanadium‏ عنصراً مفيدًا في تحسين مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد بواسطة تُكوّن مركبات كبريدات دقيقة ‎cfine carbides‏ تسمح برفع درجة حرارة تطويع الفولاذ. ويتحتم أن يتواجد بكمية تبلغ 70.07 على الأقل للحصول على تأثيره. وبالرغم من ذلك؛ يميل التكثيف الشديد لمركبات ‎carbides‏ تلك على قصف الفولاذ بجعله هشاً.

‎١١7 -‏ - لهذا السببء يتم تثبيت محتواه في حدود ‎٠ LeYo‏ ولقد لاحظ المخترعون تأثيراً مشتركاً للعناصر ‎Nb‏ و ‎.V‏ عندما يكون محتوى ‎Nb‏ منخفض نسبياً ‎Zee)‏ إلى 70.07)؛ يكون النطاق المفضل لمحتوى ‎Yo Le, Von Led V‏ وأكثر تفضيلاً ما بين ‎TY oT)‏ ‎70.0٠ (niobium‏ إلى ‎70,٠9‏ ‏© يعتبر ‎niobium‏ عنصرا إضافة مكونًا مركبات ‎carbonitrides‏ مع الكربون ‎nitrogen s‏ ؛ يشارك تأثيرها الثابت بشكل فعال في تنقية الحبيبات أثناء المعالجة الأوستنتينية ‎austenitization‏ . عند درجات حرارة المعالجة الأوستنتينية ‎caustenitization temperatures‏ تذوب مركبات ‎carbonitrides‏ ‏على نحو طفيف ويكون ‎niobium‏ تأثير تصليد ضئيل (يؤخر الترقيق ‎delays softening‏ ) على عملية التطويع» بواسطة ترسيب مركبات ‎carbonitrides‏ على التطويع؛ حيث يكون أقل من ‎vanadium | ٠‏ . على النقيض من ذلك؛ تثبت مركبات ‎carbonitrides‏ غير المذابة حدود الحبوب الأوستنتينية ‎austeniTitanium grain‏ أثتاء عملية المعالجة الأوستنتينية ‎austenitization‏ ؛ ومن & ؛ تسمح بالحصول على حبة أوستنتينية دقيقة ‎fine austenitic grain‏ للغاية قبل الإخماد. يكون لها تأثير مفضل عالي على مقاومة الخضوع وعلى مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ . هذا ويعتقد المخترعون ‎Lad‏ أنه يتم تعزيز تأثير تكرير الحبة ‎Ve‏ الأوستتتينية ‎austenitic grain‏ عن طريق تكرار عملية التطويع. للتعبير عن تأثير التكرير الخاص ب ‎niobium‏ ؛ يتحتم أن يتواجد هذا العنصر بكمية تبلغ 70.01 على الأقل. وبالرغم من ذلك؛ تتوفر مركبات ‎Nb carbonitrides‏ عند نسبة أعلى من 720015 وتصبح خشنة نسبياً؛ وهو شيء غير محبذ لمقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ . عندما يكون محتوى ‎١7‏ عالي نسبياً ‎.٠(‏ 77 إلى 750.,7©5)؛ يكون النطاق المفضل لمحتوى ‎Nb‏ فيما ‎Joa Xe le, Yom ٠‏

‎niobium XY + vanadium‏ : في النطاق ما بين ‎70.٠١‏ و 7,36 إختيارياً لقد لاحظ المخترعون ‎Lil‏ مشتركاً للعناصر ‎Nb‏ و 1 على إعاقة التطويع ومن ثم على مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎cracking‏ 8 ع#لنطملد» ...قد تتم إضافة ‎niobium‏ ‏أكثر عندما يكون محتوى ‎V‏ منخفض ‎lai‏ حوالي 70504 والعكس صحيح (تأثير وسط أو ‎e‏ متأرجح بين تلك العناصر). لكي يتم التعبير عن التأثير المشترك للعناصر ‎Nb‏ و 7 ؛ فقد قدم العلماء طواعية تحديد لمجموع 7 +7 36 ‎Nb‏ حيث يكون النطاق المفضل فيما بين١٠,70‏ ‎ofa Yo‏ وأكثر تفضيلاً ما بين 17ر70 ‎Jae gs‏ ‎aluminium‏ : من ‎70,0٠‏ إلى )0 ‎aluminium‏ تعتبر نازع أكسيد قوي من الفولاذ ‎powerful steel deoxidant‏ ووجودها يحث على ‎Ve‏ نزع الكبريت من الفولاذ ‎.desulphurization of steel‏ يجب أن تتواجد بكمية ‎750,0٠‏ على الأقل للحصول على تأثيرها. برغم ذلك؛ فإن ذلك التأثير يقل فيما وراء 5001 7. لهذا السبب؛ يتم تثبيت الحد الأعلى عند ‎Loy‏ . تتمتل الحدود الدنيا والعليا في 70,01 ‎Lavo‏ على التوالي. ‎‘titanium‏ (شوائب) يكون محتوى ‎titanium‏ الأكثر من 0,01 مفضلاً لترسيب مركبات ‎٠ titanium nitrides‏ في ‎٠‏ الطور السائل من الفولاذ ‎liquid phase of the steel‏ ويؤدي إلى تكوين رواسب ‎titanium nitrides‏ خشنة تضر بمقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ . يمكن أن تنتج محتويات ‎titanium‏ التي تبلغ 750.09 أو أقل من إنتاج فولاذ سائل (يحتوي على شوائب أو متخلفات) وليس من إضافة متعمدة. ولا يكون لها - ‎Gg‏ للمخترعين - تأثير ضار على محتويات ‎nitrogen‏ المحدودة ( 801 أو أقل) . تفضيلياً يكون الحد الأقصى لكمية شوائب ‎titanium‏

قاصرًا على هه ‎“ee‏ 7 . ‎nitrogen‏ : (شائبة ‎(impurity‏ ‏يؤدي محتوى ‎nitrogen‏ الأعلى من 70.00 إلى تقليل مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ الخاصة بالفولاذ. وعلى ‎daa‏ يفضل أن يتواجد بكمية أقل من ‎Jay oe‏ ‎boron‏ @ شائبة يؤدي هذا العنصر الشره ‎nitrogen‏ إلى تحسين القابلية للإخماد بشكل كبير عند إذابته في الفولاذ. للتوصل لهذا التأثيرء يجب إضافة ‎boron‏ بكميات تبلغ ‎shal ٠١‏ في المليون )1714( على الأقل. ‎٠‏ بشكل ‎ole‏ تشتمل أنواع ‎Wall‏ السبائكي الدقيقة على ‎nitrogen by titanium‏ في صورة مركبات ‎titanium nitrides‏ وتترك ‎boron‏ متاحًا. في حالة الاختراع الحالي؛ وجد المخترعون أنه بالنسبة لأنواع الفولاذ التي لها مقاومة خضوع عالية ‎yield strength‏ طعنط_للغاية ‎lly‏ يتحتم أن تكون مقاومة ل التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ ¢ لم يكن من المفيد إضافة ‎boron‏ فعال بل إنه قد يكون ضارًا. ‎Yo‏ لذلك؛ يأخذ ‎boron‏ شكل شائبة في فولاذ الاختراع.

‎o —‏ \ — مثال على أحد النماذج تم توفير مصبوبتان معمليتان يبلغوا ‎٠٠١‏ كجم ؛ مع الاشاره للمراجع ‎Bs A‏ + لفولاذ ‎١‏ لاختراع؛ ثم تم © للمقارنة؛ تم ‎laf‏ تقديم مصبوبة معملية بالاشارة للمرجع ©« خارج نطاقات تركيبة الاختراع الحالي؛

‏وثم تحويلها إلى ألواح مماثلة *للمصبوبات ‎.Bs A‏

‎go‏ جدول ‎١‏ التالي التركيبة الكيميائية للمنتج (اللوح المدلفن ‎(rolled plate‏ للمصبوبات الثلاث المختبرة (المحتويات التي يتم التعبير عنها كنسب مئوية بالوزن) .

‏سسا © | 8 ‎[Pe]‏ كلت سك ‎[ar [A‏ اا نا اع اسان ‎re 5‏ ا ‎[en‏ سا ‎eat‏ اس سان اذا | ‎Pen fom ne [are‏ ال ل ‎A‏ لت ال بد ‎oy fo‏

‎eo fre [en 8‏ * مثال مقارن؛ محتويات من خارج الاختراع

جدول ‎١‏ ‏يكون لمصبوبات ‎A‏ و5 محتوى ‎V‏ عال و محتوى ‎Nb‏ منخفض ولصب 0؛» كان توازن تلك كانت المصبوبة ‎casting B‏ تغيير للمصبوبة ه مع محتوى 81 و © أقل انخفاضاً. © لم تحتوي المصبوبة0 على أي تاولكنها احتوت على ‎titanium‏ إضافي وبورون. تم خضوع المصبوبة ‎casting A‏ لاختبارات تعددية ليتم تحديد نقاط انتقال الحرارة ‎Ac3 sAcl‏ ¢ درجات حرارة ‎Ms‏ و ‎Mf‏ للانتقال المارتينسيتي ‎martensitic transformation‏ ومعدل الإخماد المارتينسيتي الحرج ‎critical martensitic quench rate‏ . ‎Acl‏ = 15لا مئوية ‎AA c= Ac‏ مئوية ‎T+ =Ms‏ أمئوية 1/8 = ‎٠٠١‏ أمئوية ‎٠‏ كانت نقطة ‎Acl‏ عالية وتعني انه يمكن تتفيذ تطويع درجة حرارة ‎Alle‏ ‏كانت البنية التي تم الحصول عليها مع معدل تبريد ‎Yo‏ متوية/ ثانية مارتينزية تماماً؛ كان محتوى الباينيت ‎71١‏ ؛ لمعدل تبريد يصل إلى ‎١‏ 6 مئوية/ ثانية. ومن ثم كان الإخماد المارتينسيتي الحرج مقارب ل ‎Augie ٠١‏ ثانية. يشير الجدول 7 إلى قيم قوة الخضوع ‎(Rp)‏ 7.» وقوة ميكانيكية عند التمزق ‎(Rm)‏ تم الحصول ‎٠‏ عليها لألواح للمصبوبات المختلفة بعد اخماد ثنائي ‎double quench‏ ومعالجة حرارة تطويعية ‎temper heat treatment‏ .

تم تنفيذ عمليتين اخماد عند درجات حرارة قريبة من ‎19٠‏ مئوية لمحاولة تحسين حجم الحبوب الاستينتية ‎size of the austenitic grains‏ وتم تتفيذ تطويع بين عمليتي ‎ales)‏ ليتم منع توليد تصدعات إخماد ‎prevent the generation of quench cracks‏ بين تلك العمليات. تم تنفيذ التطويع النهائي بين ‎TAs‏ مئوية و2736 مثوية باستخدام المراجع من م إلى ©لكي يتم © الحصول على قيمة قوة الخضوع البالغة 965 ميجا باسكال ‎١40( (MPa)‏ رطل لكل بوصة مربعة) أو أكثر. المرجع المنتج/ سمك معالجة حرارية قوة خط وع قو شد قصوى ادن ‎Ja)‏ متر) )**( ميجا باسكال ‎١‏ ميجا باسكال (رطل لكل (رطل لكل بوصة مربعة) | بوصة مربعة) ‎A‏ | لوح مدلفن/؟١‏ | ‎LAT (YoY) ٠١611 (VE eo WQITHWQHT‏ مل متر لوح مدلفن/ ‎(VEY) ٠ 17011717011 | ١١‏ | خلا ‎LAE | (VOT)‏ مل متر ‎og | ©‏ متلقن/؟١‏ | 1101170911 | محو1) حلمم | ‎CAT‏ ‏مل متر *مثال مقارن ‎WQ **‏ = إخماد ‎tele‏ 1 = تطويع الجدول ؟ ‎٠‏ كانت ‎ad‏ القوة الميكانيكية ‎(Rm) mechanical strength‏ أكثر قرباً من أولئك الخاصين بقوة الخضوع ‎١7 Rm)‏ / معدل ‎Rp‏ قريب من 4,90( التي تكون مفضلة لمقاومة التكسير بالإجهاد . الناتج عن وجود كبريتيد ‎٠ sulphide stress cracking‏

‎VA -‏ - يحتمل بدرجة عالية أن تكون ‎١١٠١ Rm‏ ميجا باسكال أو أقل وتفضيلياً ‎١١7١‏ أو أقل لتصل ‎٠‏ ميجاباسكال أو أقل لتشجيع مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide‏ ‎.stress cracking‏ تم قياس حجم الحبوب الاستينتية ‎size of the austenitic grains‏ التي تم الحصول عليها ‎Jud‏ ‏© عملية الإخماد الثاني ‎second quench‏ ؛ يعرض الجدول ؟ النتائج التي تم الحصول عليها. ‎een me] eh‏ ‎ATR IL SE‏ ‎oo.‏ ‏*مثال مقارن الجدول ؟ في كل الحالات كانت الحبوب دقيقة مع احتمال أن حجم الحبة قد نتج من أثار ذات فائدة لإخماد ‎٠‏ مزدرج ‎double quench‏ . يعرض الجدول 4 قيم متوسطة لثلاث إنطباعات صلابة ‎Rockwell © (HRe)‏ تم تنفيذها على العينات المعالجة وفقاً للجدول 7 عند ثلاث مواضع مختلفة: بالقرب من كل الأسطح و وسط سمك ا لألواح ‎thickness of the plates‏ . ‎Ew Te!‏ ‎Cover | oven [ova |B‏

* مثال مقارن الجدول 4 : يلاحظ فقط تغيير طفيف بالصلابة خلال سمك الألواح ‎١( thickness of the plates‏ 116 على ‎١‏ لأكثر) » مشيراً إلى إخماد مارتتسيتي ‎martensitic quench‏ من خلال سمك | لألواح. تقترب القيم القصوي للجدول من الترتيب ‎HRe Yo‏ وقد تظهر ‎dad‏ قصوي مفضلة 77 م118 © ليتم تفضيل التكسير با لإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ . يعرض الجدول © القيم متوسطة لنتائج درجة الحرارة المنخفضة ‎oY om)‏ إلى ‎Eom‏ م) لأختبارات ارتداد ‎(Charpy V)‏ على عينات تم أخذها من الاتجاه الطولي للألواح من المصبوبة ‎A casting‏ المعالجة وفقاً للجدول 5 ‎KV (J) at -20°C KV (J) at -40°C‏ ‎٠٠١‏ الجدول ‎o‏ ‏كانت كل القيم التي تم الحصول عليها فوق ‎J YY‏ (قيمة طاقة مناظرة للمعيار بالمواصفات ‎API‏ ‎(5CT‏ عند -. ¢ 2 . يعرض الجدول 6 نتائج الاختبارات لتحديد مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ باستخدام الطريقة ‎A‏ بالمواصفات71240177 ‎NACE‏ . كانت عينات ‎Ye‏ الاختبار عينات شد إسطوانية ‎cylindrical tensile specimens‏ مأخوذة طولياً عند وسط سمك ‎J‏ لألواح ‎thickness of the plates‏ المعالجة وفقاً للجدول ¥ ومميكنة وفقاً للطريقة ‎A‏ بالمواصفات ‎NACE TM0177‏ .

ول مغطس الاختبار المستخدم من نوع )16 ‎.(European FederaTitanium on of Corrosion) (EFC‏ تكون المحلول المائي من 75 ‎(CH3COONa) sodium acetate 7 +,% 5 sodium chloride‏ مع ‎HiS/97% CO; iy‏ من خليط غاز تم إخراجه بصفة مستمرة على شكل فقاعات عند 4 لم )( وملائم ل (7م) 7,8 باستخدام ‎hydrochloric acid (HCD)‏ تم تثبيت ضغط التحميل عند 7785 © لقوة الخفض الدنيا المحددة ‎specified minimum yield strength (SMYS)‏ أي؛ ‎oe LAO‏ 40 ميجا باسكال ؛ مما يعني ‎87١‏ ميجا باسكال. تم اختبار ‎(PU‏ عينات تحت نفس ظروف الإختبار لأخذ التشتت النسبي لهذا النوع من الاختبار في الاعتبار. تمت ملائمة مقاومة التكسير بالإجهاد الناتج عن وجود كبريتيد ‎sulphide stress cracking‏ لتصبح جيدة (الرمز 0) في غياب كسر عينتين على الأقل بعد ‎١7١‏ ساعة وتكون ضعيفة (الرمز ‎(X‏ إذا حدث الكسر قبل ‎١7١0‏ ساعة في ‎Ye‏ القسم المدرج لاثنين على الأقل من عينات الاختبار الثلاث. تم ‎a‏ الاختبارات على المرجع ‎A‏ ‏في إزدواج. المرجع | مآ ‎NACE A‏ طريقة اختبار ‎WY‏ ‎(MPa)‏ 2 لمستعمل ‎Jos | HYDR| pH‏ | لقيمة بالميجاباسكال | ‎VY o>‏ ساعة ‎OGEN‏ ‎SULP‏ | التحميل (رطذ/ ‎Co.

HIDE‏ ‎ae (%)‏ مربعة) ا ‎X (VIR)AY. 85% Yoo ove‏ ‎SMYS‏ ‎ve | ase | ©‏ | بم 85% ‎X ٠٠‏ ‎SMYS‏ ‏*مثال مقارن ** اختبارات مذدوجة

الجدول 76 يعرض جدول ‎١‏ نتائج المراجع ‎A‏ و 3 للفولاذ وفقاً للاختراع المعالج عند ‎lage ٠١٠١و ٠٠١‏ باسكال بالاختبارات؛ على خلاف أولئك على المرجع ©؛ لفولاذ مقارن؛ معالج عند 390 ميجا باسكال.

© يعتبر فولاذ الاختراع ذو استعمال خاص بالمنتجات المعنية باستكشاف ‎lily‏ آبار الهيدروكربون ‎hydrocarbon wells‏ مثلما في الصب ‎casing‏ الأنابيب ‎tubing‏ ¢ زوائد الصب ‎risers‏ ؛ أنابيب الحفر ‎drill pipes‏ ؛ أنابيب الحفر ذات الوزن الثقيل ‎heavy weight drill pipes‏ أطواق الحفر أو ملحقات للمنتجات السابقة أعلاه.

Claims (1)

1. ‎yy —‏ — عناصر الحماية

   ‎high yield strength ‏بمقاومة خضوع عالية‎ low alloy steel ‏سبائكي منخفض‎ Wed -١ ١

   ‏" ومقاومة فائقة للتكسير بالإجهاد ؛ يتميز بأنه يحتوي بالوزن على:

   ‏" :من 7.3 إلى ‎Jeo‏

   ‏؛ 80: من ‎40.١‏ إلى ‎7١‏

   ‏© «ا14: ‎١‏ أو أقل

   ‎ip 1‏ 2,7 أو أقل

   ‎١‏ 8: 10,08 أو أقل

   ‎7١ AY ‏:من‎ A IX ‏إلى‎ 2١ ‏من‎ :146 4

   ‎IN ‏من 70,3 إلى‎ : 17 ٠

   ‎0,79 ‏من 70.07 إلى‎ :7 ١

   ‎eyo ‏إلى‎ 70.0٠ ‏طل: من‎ ١

   ‎Toy ‏إلى‎ 70.0٠ ‏له: من‎ ٠

   ‎VE‏ ويتكون الجزء المتبقي من التركيبة الكيميائية للفولاذ ‎chemical composition of steel‏ المذكور ‎٠‏ من ‎Fe‏ وشوائب أو متخلفات ناتجة عن أو ضرورية لعمليات إنتاج وصب الفولاذ ‎steel‏ ‎production and casting processes 7‏ .

   ‎١‏ ؟- فولاذ ‎Ga, steel‏ لعنصر الحماية ١؛‏ يتميز بأن محتوى الكربون الخاص به يكون في " المدى من ‎JOYA ATTY‏

   ٠ ‏ب_‎ yy —

   ‎Ey steel Med =F ١‏ لعنصر الحماية ١؛‏ يتميز بأن محتوى الكربون الخاص به يكون في " المدى من 460 # إلى ‎Jogo‏

   ‎١‏ 4- فولاذ ‎Gy steel‏ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن محتوى ‎Min‏ يكون في المدى ‎Y‏ من 7,9 إلى ‎Joo‏

   ‎١‏ #- فولاذ ‎Gy steel‏ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن محتوى الكربون 1 الخاص به ‎Y‏ يكون في المدى من ‎٠ ,V‏ / إلى ‎J ٠ A‏

   ‎١‏ +>- فولاذ ‎Gg steel‏ لعنصر الحماية ٠؛‏ يتميز بأن محتوى ‎molybdenum‏ الخاص به يكون في " المدى من 71,7 إلى ‎TYLA‏

   ‎١‏ 7#- فولاذ ‎Gy steel‏ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز ‎ol‏ محتوى 17 الخاص به يكون " في المدى من 20.4 إلى ‎JN‏

   ‎١‏ + فولاذ ‎steel‏ وفقًا لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن محتوى © الخاص به يكون في النطاق من 7250.1 إلى 70.75 و بأن محتوى 170 يكون في المدى من 70.01 إلى

   ‎Jay

   ‎(Nb XY +V) ‏لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن محتوى‎ Ey steel ‏فولاذ‎ -4 ١ ./.,١و‎ ARE ‏المدى من‎ Y ‏الخاص به‎ N ‏وفقًا لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأن محتوى شائبة‎ steel ‏فولاذ‎ -١١ ١

   Joa ١ Las ١ ‏إلى‎ / ٠ ‏يتراوح بين‎ Y

   ‎-١١ ١‏ منتج فولاذي ‎Gj steel product‏ لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز ‎aly‏ تتم معالجته

   ‎ ¥‏ بالحرارة بحيث تبلغ مقاومة الخضوع الخاصة به من 8567 ميجا بسكال إلى 9765 ميجا بسكال.

   ‎-١١ ١‏ منتج فولاذي ‎product‏ !»8 وفقًا لأي من عناصر الحماية السابقة؛ يتميز بأنه تتم

   ‏معالجته بالحرارة بحيث تبلغ مقاومة الخضوع الخاصة به من 169 ميجا بسكال إلى ‎٠٠٠١‏ ميجا بسكال.

   ‎Y¢ ١‏ - منتج فولاذي ‎steel product‏ وفقًا لأي من عناصر الحماية ‎١١‏ أو ‎VY‏ يتميز بأن عملية

   ‏" المعالجة بالحرارة الخاصة به تشمل على اثنتين من عمليات الإخماد ‎.quench operations‏