Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2454468

(19)

RU

(11)

2454468

(13)

C1

(51) МПК C21D9/14 (2006.01)

C22C38/26 (2006.01)

E21B17/01 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011125464/02, 20.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

20.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 20.06.2011

(45) Опубликовано: 27.06.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2070585 C1, 20.12.1996. RU 2371508 C1, 27.10.2009. RU 2163643 C1, 27.02.2001. SU 1523589 A1, 23.11.1989.

Адрес для переписки:

443071, г.Самара, Волжский пр-кт, 33, кв.105, Е.Я. Эберлин

(72) Автор(ы):

Иоффе Андрей Владиславович (RU),

Тетюева Тамара Викторовна (RU),

Трифонова Елена Александровна (RU),

Суворов Павел Вячеславович (RU),

Денисова Татьяна Владимировна (RU),

Ревякин Виктор Анатольевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Самарский инженерно-технический центр" (RU)

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обработки коррозионно-стойких насосно-компрессорных труб. Трубы изготавливают из стали, содержащей, мас.%: углерод не более 0,16, кремний 0,30-0,50, марганец 0,50-0,70, хром 3,00-6,00, молибден 0,40-1,00, ванадий 0,04-0,10, ниобий 0,04-0,10, алюминий 0,02-0,05, РЗМ 0,005-0,015, железо и неизбежные примеси - остальное, раскатку стенки трубы ведут при температуре 1050-900°C, охлаждение на воздухе после раскатки осуществляют до температуры 700-650°C и при этой температуре проводят редуцирование или калибровку диаметра. Техническим результатом изобретения является формирование структуры стали, которая обеспечивает стабильность ее характеристик по длине изготовленной трубы. 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления полых изделий, предусматривающим изменение физической структуры металла, и может быть использовано при изготовлении труб, эксплуатирующихся в нефтяных скважинах с агрессивными средами, содержащими сероводород и углекислый газ.

Известен способ изготовления высокопрочных насосно-компрессорных и обсадных труб для нефтяных скважин, согласно которому трубу изготавливают из стали, содержащей углерод в пределах 0,06-0,18% и легированной хромом, марганцем, никелем, молибденом, ванадием, ниобием, алюминием, бором, азотом и РЗМ в количествах и соотношении элементов, обеспечивающих закалку охлаждением на воздухе, и осуществляют подогрев под редуцирование или калибровку диаметра до температуры 1000-1050°C (патент РФ 2070585, МПК C21D 9/14). Однако трубы, изготовленные по этому способу, обладая достаточными прочностными характеристиками, не обладают при этом необходимой коррозионной стойкостью и хладостойкостью.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ изготовления насосно-компрессорных труб из легированной стали, включающий раскатку стенки при температуре 1200-950°C, охлаждение на воздухе до температуры 700-750°C, нагрев до температуры 890-910°C и редуцирование или калибровку диаметра при температуре 800-820°C с последующим охлаждением на воздухе (Технологическая инструкция Первоуральского новотрубного завода ТИ 159-ТР.ТБ-252-04). Однако при использовании для изготовления труб из коррозионно-стойких сталей типа 15Х5МФБЧ данный способ не позволяет получить однородные структуру и свойства по сечению и длине трубы, что соответственно приводит к нестабильности механических и коррозионных свойств трубы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка необходимых механических и коррозионных характеристик по длине и сечению трубы.

Поставленная задача решается путем того, что в предложенном способе изготовления коррозионно-стойких насосно-компрессорных труб из легированной стали, включающем раскатку стенки, охлаждение на воздухе, редуцирование или калибрование диаметра и последующее охлаждение на воздухе, в отличие от прототипа трубы изготавливают из стали, легированной хромом, молибденом, ванадием, ниобием, РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

не более 0,16

Кремний

0,30-0,50

Марганец

0,50-0,70

Хром

3,00-6,00

Молибден

0,40-1,00

Ванадий

0,04-0,10

Ниобий

0,04-0,10

Алюминий

0,02-0,05

РЗМ

0,005-0,015

Железо и неизбежные примеси

остальное,

раскатку стенки ведут при температуре 1050-900°C, охлаждение на воздухе после раскатки осуществляют до температуры 700-650°C и при этой температуре проводят редуцирование или калибровку диаметра.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в том, что предложенные последовательность операций и температурные режимы их проведения позволяют сформировать такую структуру стали, которая обеспечивает стабильность ее характеристик как по сечению, так и по длине изготовленной трубы. Как показали проведенные дилатометрические, дюрометрические и металлографические исследования, при изготовлении труб из стали указанного состава известным способом в результате охлаждения после редуцирования в интервале 800-820°C в структуре стали от границ аустенитных зерен сдвиговым путем формируются колонии верхнего и нижнего бейнита. По границам бывших аустенитных зерен сохраняются микрообъемы доэвтектоидного феррита (см. фиг.1 - микроструктура металла насосно-компрессорной трубы из стали 15Х5МФБЧ после проката по ТИ 159-ТР.ТБ-252-04, × 2000), что негативно сказывается на прочностных и вязко-пластических характеристиках металла трубы. Кроме того, при последующем охлаждении в структуре стали могут образоваться микротрещины ввиду различного удельного объема аустенита и феррита. Согласно предложенному способу исключается операция подогрева перед редуцированием и само редуцирование проводится при более низких температурах 700-650°C. В предложенном диапазоне температур сталь находится в аустенитном состоянии (ГЦК решетка), при этом, за счет снижения количества барьеров на пути движения дефектов структуры, происходит разупрочнение металла с ГКЦ решеткой, что существенно облегчает прокат. При данном способе изготовления труб формируется однородная мартенсито-бейнитная структура (см. фиг.2 - микроструктура металла насосно-компрессорной трубы из стали 15Х5МФБЧ по предлагаемому способу изготовления, × 2000). Зерна доэвтектоидного феррита выделиться не успевают. Кроме того, в структуре стали происходит выделение карбидов и карбонитридов ванадия, замедляющих рост аустенитного зерна. Формирование равномерной мелкозернистой мартенситно-бейнитной структуры по толщине и длине трубы после редуцирования не требует проведения последующей дорогостоящей нормализации и позволяет получить необходимые стабильные механические и коррозионные характеристики трубы.

В заводских условиях была произведена прокатка насосно-компрессорных труб 73×5,5 мм из стали 15Х5МФБЧ (химический состав приведен в таблице 1). Температурные параметры прокатки приведены в таблице 2, в таблице 3 - механические свойства по длине трубы.

Таблица 1

Химический состав стали марки 15Х5МФБЧ (плавка 35143)

Массовая доля элементов, %

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Cu

Al

Mo

V

Са

Nb

Ce

N, ppm

O, ppm

H, ppm

0,14

0,40

0,56

0,004

0,011

4,67

0,07

0,06

0,03

0,41

0,044

0,0015

0,04

0,008

90

13

2

Таблица 2

трубы/

режима

Темп-ра перед подогр. печью, °C

Время нагрева в подогр. печи, с

Темп-ра перед редукционным станом, °C

Темп-ра после редукционного стана, °C

1

-

-

773-815

729

2

680

30

765-769

697

3

630

40

711-716

657

4

590

40

640-670

657

5

590

40

630-670

650

Таблица 3

Температура раскатки, °C

Темп-ра ред-я, °C

в , кгс/мм 2

т , кгс/мм 2

, %

перед. конец трубы

задний конец трубы

перед. конец трубы

задний конец трубы

перед. конец трубы

задний конец трубы

1

1050

697

134,3

136,8

95,5

98,4

15,5

12,0

2

950

672

138,0

141,0

106,5

105,0

13,0

12,5

3

900

657

137,9

134,3

92,9

99,5

14,0

14,0

4

910

657

138,5

137,1

99,7

100,0

14,5

14,5

5

925

650

142,6

143,0

103,5

103,8

15,0

14,5

Как видно из полученных данных, все механические характеристики сохранили стабильность по длине трубы.

Формула изобретения

Способ изготовления коррозионно-стойких насосно-компрессорных труб из легированной стали, включающий раскатку стенки трубы, охлаждение на воздухе, редуцирование или калибрование диаметра и последующее охлаждение на воздухе, отличающийся тем, что трубы изготавливают из стали, легированной хромом, молибденом, ванадием, ниобием и РЗМ, при следующем содержании компонентов, мас.%:

углерод

не более 0,16

кремний

0,30-0,50

марганец

0,50-0,70

хром

3,00-6,00

молибден

0,40-1,00

ванадий

0,04-0,10

ниобий

0,04-0,10

алюминий

0,02-0,05

РЗМ

0,005-0,015

железо и неизбежные примеси

остальное,

раскатку стенки ведут при температуре 1050-900°C, охлаждение на воздухе после раскатки осуществляют до температуры 700-650°C, при которой проводят редуцирование или калибровку диаметра.

РИСУНКИ