SU1342426A3 - Способ изготовлени труб дл добычи нефти и газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии. Цель изобретени  - повышение стойкости к сероводородному оаствескиванию. Из стали, содержащей, С 0,20-0,35%; Мп 0,35-0,9%; СгР,8-1,5% Мо 0,15-0,75%; не более 0,25% Ni; не более 0,35% С; не более 0,35% Si; не более 0,04% S; не более 0,04% Р; остальное железо, подвергнутой двойному электропшаковому переплаву, получают непрерывно-литую заготовку. Заготовки экструдируют до получени  гильз с толщиной стенки 18,08 мм. Гильзы нагревают до 802 С с вьщерж- кой (в межкритический интервал температур ) и охлаждают до температуры завершени  фазового превращени . Затем гильзы шлифуют по наружному диаметру , подвергают холодной прокатке на оправке до получени  готовой трубы диаметром 177,8 мм и толщиной стенки 15,88 мм. Поперечное сечение гильзы превьш1ает поперечное сечение готовой трубы приблизительно на 20%. Готовые трубы подвергают термической обработке из межкристаллического интервала температур по описанному режиму, а затем закалке путем аустенизации в течение 45 мин при 913 С, охлаждают водой до 93 С и провод т отпуск при 697°С с выдержкой и охлаждением брызгами воды. Изготовленные трубы имеют высокую пороговую прочность при более высокой нагрузке от 85 до 90 кгс, равную 100,2 кгс/мм . 5з.п. ф-лы, 3 табл. § СО ы

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к изготовлению труб дл  добычи нефти и газа, подверженных в процессе эксплуатации в глубоких скважинах воздействию вы соких давлений, температуры и коррозионному воздействию сероводорода, углекислого газа и насыщенных растворов соли и углеводородов.

Целью изобретени   вл етс  повьше ние стойкости к сероводородному растрескиванию .

Способ осуществл ют следующим образом.

Из стали содержащей, %: 0,20- 0,35 С; 0,35-0,9 Мп; 0,8-1,5 Сг; 0,15-0,75 Мо, не более 0,25 Ni, не более 0,35 Си, не более 0,35 Si, не более 0,04 S, не более 0,04 Р, остальное железо, подвергнутой двойному электрошлаковому переплаву получают непрерывно-литую заготовку. Благодар  точному контролю скорости охлаждени  в процессе кристаллизации такой заготовки подавл етс  процесс расслоени  металла.

Дп  получени  более мелкозернистой структуры стали в готовой трубе важно обеспечить получение такой структуры на всех стади х процесса изготовлени  труб. Гор ча  формовка заготовки с отверстием экструзией в гильзу, сечение которой должно превышать 10-40% сечение готовой трубы позвол ет измельчить исходную литую структуру стали. Кроме того, формообразование гильзы экструзией позвол ет удалить имеюпщес  на поверхности литой заготовки дефекты шлифованием , поскольку они после экструзии располагаютс  аксиально вдоль гильзы Дл  перекристаллизации стали и получени  более мелкого зерна. Полученну

экструзией гильзу подвергают нагреву . сечением 317,14 мм, из которых после

до межкритического интервала А -А вьщержке в зависимости от толщины стенки гильзы и охлаждению.

Получение трубы заданного размера гильзы на оправке.

Холодна  деформаци  гильзы с уменьшением ее размера менее- 10% не приводит к заметному измельчению зерна после последующей термической обработки , а деформаци  с изменением размеров гильзы более 40% неосуществима без промежуточной термообработки.

Холодна  прокдтка на оправке производитс  после удалени  поверхност50

55

прошивки и экструдировани  получали гильзы диаметром 193,68 мм и толщиной стенки 12,75 и 30,5 мм. Полученные гильзы подвергали закалке путем аус- тенитизации в течение 45 мин при913°С и охлаждении водой снаружи и изнутри до 93 С дл  получени  мартенситной структуры. После чего гильзы подвер- гали отпуску при 677-704 С с вьщерж- кой в течение 1 ч и последующим охлаждением брызгами воды. Такой процесс изготовлени  труб гор чим формованием путем экструзии и окончательной термической обработкой путем заных дефектов шлифованием. При холодной прокатке на оправке повьщ1аетс  чистота внутренней и наружной поверхностей трубы в результате снижени  глубины шлифовочных рисок и тем самым повышаетс  ударна  в зкость стали. Кроме того, такое волочение позвол ет уменьшить разнотолщинность стенок трубы и повысить точность ее геометрических размеров. После холодной прокатки трубу нагревают до межкритического интервала АС - А вьздержи- вают и охлаждают с целью рекристалли- зации и измельчени  структуры холод- нодеформированной стали. Термическа  обработка из межкритического интервала подавл ет рост зерна. Врем  выдержки устанавливают из услови  необ- ходимости завершени  полной рекристаллизации стали дл  труб с толщиной стенки от 12,75 до 25,4 мм это врем  составл ет соответственно 0,25 и 1 ч. После этого трубу подвергают окон- чательной термической обработке, заключающейс  в закалке с 899 до 927°С после выдержки в течение 1 ч с охлаждением водой. В случае если толщина стенки трубы превьш1ает 12,75 мм ох- лаждение трубы водой производ т как снаружи, так и изнутри. Трубы с толщиной стенки менее 12,75 мм охлаждают снаружи. Охлаждение водой производ т до 37-93 С. Закаленные на мартенсит- ную структуру трубы подвергают отпуску при 593-732°С дл  получени  требуемого предела текучести и твердости. Способ бьш проверен при изготовлении обсадных труб из сталей двух плавок, химический состав которых приведен в табл. 1.

Стали, полученные двойным электро- пшаковым переплавом, разлили на непрерывно-литые квадратные заготовки

0

5

прошивки и экструдировани  получали гильзы диаметром 193,68 мм и толщиной стенки 12,75 и 30,5 мм. Полученные гильзы подвергали закалке путем аус- тенитизации в течение 45 мин при913°С и охлаждении водой снаружи и изнутри до 93 С дл  получени  мартенситной структуры. После чего гильзы подвер- гали отпуску при 677-704 С с вьщерж- кой в течение 1 ч и последующим охлаждением брызгами воды. Такой процесс изготовлени  труб гор чим формованием путем экструзии и окончательной термической обработкой путем за31

калки и высокого отпуска обеспечивает получение требуемых характеристик прочности. Результаты испытаний труб приведены в табл. 2,

Одновременно часть непрерывно-литых заготовок из сталей обеих плавок экструдировали до получени  гильз с толщиной стенки 18,08 мм, которые затем обрабатывали предлагаемым спо- собом. Дл  этого их подвергали термической обработке из межкритического интервала путем нагрева до 802°С с вьщержкой 20 мин и последующего замедленного охлаждени  до температуры завершени  фазового превращени . После окончательного нерегламентированного охлаждени  гильзы шлифовали по наружному диаметру. Дл  удалени  дефектов подвергали холодной прокатке на оправке до получени  готовой трубы диаметром 177,8 мм и толщиной стенки 15,88 мм. В этом случае поперечное сечение гильзы превьшает поперечное сечение готовой трубы приблизительно на 20%. Готовые трубы вновь подвергали термической обработке из межкритического интервала по описанному режиму, а затем закалке путем аусте- нитизации в течение 45 мин при 913°С и охлаждении водой снаружи и изнутри до 93°С и последующему отпуску при 697°С с вьщержкой в течение 45 мин и охлаждением брызгами воды.

Из полученных партий труб отбирались образцы дл  определени  предела текучести и сопротивлени  коррозионному растрескиванию.

Сравнительный анализ полученных данных показывает, что в трубах с различной толщиной стенок, изготовленных известным способом, наблюдаетс  пороговое разрушение (разрушение отсутствует при вьщержке 720 ч) дл  стали двух плавок при нагрузке от 80 до 85 кгс. В трубах, изготовленных предлагаемым способом, заметно повышение порогового разрушени  при нагрузках от 85 до 90 кгс, результаты испытаний приведены в табл. 3.

Вместе с тем в трубах, изготовленных как известным, так и предлагаемы способом, наблюдаетс  аномальное разрушение при нагрузке 75 кгс. Поскольку врем  до разрушени  укорачиваетс  при более высоких нагрузках, то испытание всех параметров указывает на то, что ошибка в опытах одинакова. При ускоренном лабораторном испытани

п 5 Q

5

5

0

5

ZO

обычно принимаема  порогова  проч- ность составл ет 75% от определенного минимального предела текучести ста- ли, составл ющего в данном случае 67,5 кгс/мм, хот  трубы, изготовленные обеими способами, отвечают предъ в- л емьш требовани м по стойкости к сероводородному растрескиванию, а трубы, изготовленные предлагаемым способом, имеют более высокую пороговую прочность при более высокой нагрузке, составл ющей 100% от минимального предела текучести стали.

Claims (6)

1. Способ изготовлени  труб дл  добычи нефти и газа, преимущественно из стали, содержащей О,2-0,35%°С, 0,35-0,9% Мп, 0,8-1,5% Сг, 0,15-0,75% Мо, не более 0,25 Ni, не более 0,35% Си, не более 0,35% Si, не более 0,04% S, не более 0,04% Р, остальное железо , включающий гор чую формовку заготовки в гильзу, очистку поверхности , холодную прокатку с получением готовой трубы, закалку и отпуск, о т- личающийс  тем, что, с целью повьш1ени  стойкости к сероводородному растрескиванию, гор чую формовку производ т до получени  прпе- речного сечени  гильзы, превьщ1ающего на 10-40% сечение готовой трубы, а после гор чей формовки и холодной прокатки производ т нагрев в интервале АС,- АС2) выдержку и охлаждение дл  рекристаллизации и измельчени  зерна.

.2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что гор чую формовку заготовки в гильзу осуществл ют экструзией.

3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что очистку поверхности осуществл ют пшифованием.

4.Способ ПС п. 1, о т л и ч а ющ и и с   т ем, что холодную прокатку с получением готовой трубы осуществл ют на оправке.

5.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что после гор чей формовки и холодной прокатки производ т нагрев до 760-815°С с выдержкой в течение 0,25-1 ч.

.

6. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что закалку труб производ т с 899-927°С, после выдержки 1 ч с охлаждением до 37-93°С.

51342426

Таблица 1

Компонент

Содержание, мас.%

Плавка 1

Плавка 2

0,30 0,57 1,20 0,54 0,14 0,24

0,32 0,79 1,03 0,10 0,21

Трува

Предел текучести , кгс/мм

95

193.68 X 30,5 мм

5991

I 38

88,3

55

105

(13.t)

193,68 X 30,5 мм 91

В 39

86

Примечание. В скобках приведено врем  выдержки в часах до разрушени  образца, 720NF - испытание завершено при времени вьщержки 720 ч без разруопени  образца. Трубы 59, 38, 55 изготовлены из стали плавки , а труба № 39 - из стали плавки 2.

Продолжение табл.1

5 Компонент

Содержание, мас.%

Плавка 1

I

Плавка 2

Si Sn

V

Al Fe

0,25 0,012 0,096 0,004

0,34 0,009 0,12 0,005

Остальное

т a б л и ц а 2

кгс/врем  до разрушени , ч

8075J

70

)

720NF

(624)

720NF

)

720NF

720NF 720NF

720NF 720NF 720NF

720NF 720NF

(217) 720NF

. 720NF 720NF 720NT

720NF 720NF, 720KF 720NF 720NF 720NF

Примечание. В скобках приведено врем  выцержкн в часах до разрушени .

720KF - испытание завершено при времени выдержки 720 ч без разрушени  образца. 620NF - испытание было прекращено, из-за т желых погодных условий в лаборатории. Трубы If 35 и 41 иэготоклены из стали плавки 1,

Редактор Ю. Середа

Составитель А. Секей

Техред М.Дидык Корректор В. Гирн к

Заказ 4448/59 Тираж 549Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Таблица 3