Введение к работе
Актуальность темы. На предприятиях нефтяного комплекса велика потребность в высокопрочных сероводородостойких трубах Это связано с освоением новых месторождений, среды которых содержат значительное количество сероводорода, а также с необходимостью добычи нефти на поздних стадиях разработки месторождений, когда нефть отличается высокой степенью обводненности и насыщена сероводородом
Российские трубные предприятия начали освоение производства данного вида труб сравнительно недавно, и нефтедобывающие предприятия в основном приобретают указанную продукцию за рубежом. Этим определяется актуальность представленной работы и востребованность ее результатов, как для производителей труб, так и для их потребителей в общероссийском масштабе
Основная сложность при подборе материалов и методов их упрочнения для данного вида труб состоит в необходимости одновременного обеспечения высокой прочности и стойкости к сульфидному растрескиванию под напряжением (СКРН), поскольку достижение последней в высокопрочном состоянии является сложной научной и технической задачей
Делыо данной диссертационной работы явилась разработка составов и технологии термической обработки труб и муфтовой заготовки групп прочности L80 и С90 (с пределом текучести не менее 550 и 655МШ, соответственно) по API 5СТ/ ISO 11960 с повышенной стойкостью против сульфидного растрескивания под напряжением
Исходя из поставленной цели, в работе решались следующие задачи: 1 Исследовать однородность структуры непрырывно-литой заготовки, устойчивость переохлажденного аустенита, склонность к росту аустенитного зерна металла заготовки для производства данного вида труб
-
Изучить микроструктуру и механические свойства труб после отдельных переделов горячего проката, закалки и отпуска при различных температурах
-
По результатам испытания образцов, вырезанных из труб и муфтовой заготовки, выделить основные факторы, ответственные за стойкость труб в сероводородсодержаэдих средах
-
Разработать рекомендации по технологии производства на ОАО «СинТЗ» труб нефтяного сортамента с повышенным уровнем механических свойств в сероводородостойком исполнении
Научная новизна.
1 На основе анализа влияния химического состава и технологии
термической обработки на технологические и эксплуатационные свойства
определены требования к материалу и методам его упрочнения для труб
разных групп прочности, стойких к сульфидному растрескиванию под
напряжением
-
Для вновь разработанных сталей типа 26ХМФА с содержанием Мо от 0,17 до 0,53% и для стали 32ХМА построены диаграммы распада переохлажденного аустенита, определены критические точки, критические скорости закалки, оценена склонность к росту аустенитного зерна при нагреве
-
Выявлены особенности изменения характеристик микроструктуры и уровня микроискажений в исследованных сталях при высокотемпературном отпуске и влияния на них содержания молибдена в пределах 0,17-0,65%
-
Установлены корреляционные связи между механическими свойствами и параметрами структуры труб из исследованных сталей после термоулучшения
-
Получена совокупность данных по влиянию однородности структуры и уровня микроискажений на стойкость труб к сульфидному растрескиванию под напряжением
6 Представлены новые экспериментальные результаты по возрастанию плотности дислокаций и величины микроискажений в сталях в ходе коррозионного воздействия под напряжением и предложена их интерпретация
Достоверность научных пояснений и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечивается использованием апробированных и контролируемых методик исследования в лабораторных и цеховых условиях, статистико-вероятностной обработкой экспериментальных данных, воспроизводимостью полученных результатов и непротиворечивостью их литературным данным, а также широким опробованием в промьшшенных условиях разработанных составов и технологии производства
Практическая значимость работы.
На основе результатов проведенных исследований разработана и внедрена в производство технология изготовления труб и муфт к ним повышенных групп прочности L80 и С90 с толщиной стенки от 5,5 до 21,0 мм По результатам испытаний в ООО "ВНИИГАЗ" трубы аттестованы на соответствие сероводородостойкому исполнению На ОАО «СинТЗ» выпущена промышленная партия (300,6 т) насосно-компрессорных труб группы прочности С90 по API 5СТ, химический состав и технология изготовления которых соответствуют разработанным в диссертации рекомендациям Действующая на заводе технологическая документации на изготовление данного вида труб составлена на основе положений настоящей работы по выбору материала и режимов термической обработки
На защиту выносятся:
- совокупность параметров металлургического качества сталей, обеспечивающих изготовление бесшовных обсадных и насосно-
компрессорных труб стойких к СКРЫ с минимальным пределом текучести 552-655 МПа и 655-758 МПа ,
- особенности формирования микроструктуры и механических
свойств насосно-компрессорных и обсадных труб, а также муфтовой
заготовки из среднеуглеродистых хромосодержащих сталей, легированных Мо
и V, в горячедеформированном и закаленном состояниях,
- закономерности влияния режимов высокотемпературного отпуска и
содержания молибдена на структуру и механические свойства закаленных
конструкционных Сг-Мо сталей, микролегированных ванадием;
- результаты исследования основных факторов, определяющих
необходимый уровень стойкости к сульфидному растрескиванию под
напряжением труб и муфтовой заготовки
Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на научно-технической конференции молодых специалистов на ОАО «СинТЗ» ( Каменск-Уральский, 2003), XVII уральской школе металловедов-термистов ( Киров, 2004), ХІП Международной научно-практической конференции «Трубы-2005» ( Челябинск, 2005); II международной школе «Физическое материаловедение», XVTII Уральской школе металловедов термистов «Актуальные проблемы физического материаловедения сталей и сплавов» ( Тольятти, 2006г), V конкурсной конференции молодых специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций России ( Королев, 2006), XVI Международной научно-практической конференции «Трубы-2007» (Челябинск, 2007)
Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 статей в центральных журналах и сборниках научных трудов
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованных источников из 40 наименований, содержит 154 страниц машинописного текста, 41 рисунков, 19 таблиц
