Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С

Страница 2

Обсадные трубы в обязательном порядке подвергают гидравлическим испытаниям для проверки прочности тела трубы и герметичности резьбового соединения. Стандартом API предусмотрено испытание внутренним гидравлическим давлением обсадных труб диаметром до 245мм, вызывающим в теле трубы напряжения, равные 80% от предела текучести материала, а труб большого диаметра – 60%. Для высокопрочных труб, идущих на глубокие скважины, рекомендуют доводить напряжения в теле трубы до 95% от предела текучести материала [3].

3.Материал обсадных труб

Техническими условиями на трубы нефтяного сортамента химический состав сталей, за исключением серы и фосфора, не оговаривается и марка стали выбирается изготовителем по технико-экономическим соображениям и регламентируется в технологической документации. Максимальное содержание элементов определяется применяемым исходным сырьём и способом выплавки стали и находится в пределах 0,030-0,065% для серы и 0,035-0,110% для фосфора.

Таблица 2

Химический состав сталей для обсадных труб, применяемых в СНГ

Категория прочности (марка стали)	Химический состав, %
С	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	W	S макс	Р макс
А	0,18-0,25	0,3-0,6	0,15-0,23	-	-	-	-	0,045	0,045
С	0,3-0,37	0,65-0,9	0,2-0,35	-	-	-	-	0,045	0,045
Д	0,43-0,53	0,7-0,9	0,15-0,3	-	-	-	-	0,045	0,045
К	0,32-0,43	1,5-1,6	0,4-0,7	-	-	-	-	0,045	0,045
Е	0,33-0,43	0,75-1,05	0,17-0,37	0,4-0,7	0,4-0,7	0,3-0,4	-	0,045	0,045
0,43-0,48	1,15-1,4	0,25-0,35	0,4-0,7	0,3-0,7	0,05-0,15	-	0,045	0,045
0,35-0,42	0,7-0,9	0,15-0,3	-	-	-	-	0,045	0,045
Л	0,32-0,38	1,4-1,8	0,4-0,7	-	-	-	0,25-0,4	0,045	0,045
0,3-0,43	1,25-1,6	0,4-0,7	-	-	-	-	0,045	0,045
М	0,32-0,43	1,5-1,8	0,4-0,7	-	-	-	-	0,045	0,045

Для получения труб более высоких категорий прочности возможны два пути [4]:

1)применение легированных сталей с последующей сравнительно простой термической обработкой (нормализация или нормализация и отпуск);

2)применение простых углеродистых или низколегированных сталей с последующей закалкой и отпуском.

4.Технологическая схема производства обсадных труб

Технология производства труб нефтяного сортамента определяется видом труб, категорией прочности и применяемым для их изготовления материалом. По категории прочности трубы нефтяного сортамента можно разделить на три группы:

обычной прочности с пределом текучести до 490,3 Мн/м² (50 кг/мм²),

высокой прочности с пределом текучести 539,3-735,5 Мн/м² (55-75 кг/мм²),

особо высокой прочности – более 735,5 Мн/м²(75 кг/мм²).

Рисунок 2.- Технологическая схема производства обсадных труб

Обсадные трубы обычной прочности с минимальным пределом текучести до 490,3 Мн/м² (50 кг/мм²) изготавливают по следующей технологической схеме (рис.2). Горячая прокатка 1, обрезка концов и снятие фасок 2, нарезка резьбы 9, навёртка муфт 10, гидроиспытание 11 и покраска 12. Термическая обработка этих труб (нормализация) производится только в случае получения неудовлетворительных механических свойств. Опыт эксплуатации труб категории прочности К (минимальный предел текучести 490,3 Мн/м² (50 кг/мм²) )показывает, что трубы этой категории необходимо подвергать нормализации, так как эти трубы имеют неравномерные механические свойства по длине вследствие местной подкалки при прокатке.

Обсадные трубы высокой прочности в зависимости от применяемого материала могут изготавливаться по двум технологическим схемам. Для легированных сталей технологическая схема следующая: после прокатки 1 и обрезки концов 2 трубы подвергают нормализации в печи 3 и отпуску в печи 5. Иногда для труб категории прочности Е применяют нормализацию с прокатного нагрева. После термической обработки трубы калибруют по наружному диаметру 6. Однако в этом случае операцию калибровки опускают вследствие отсутствия калибровочных станов в потоке печей и после термообработки трубы направляют прямо на правильные станы 7. После правки контролируют состояние наружной поверхности труб 8, нарезают резьбу 9 и навинчивают муфты 10. Трубы с муфтой проверяют на прочность и герметичность резьбового соединения путём гидравлических испытаний на прессах 11. После гидроиспытаний трубы окрашивают, маркируют и направляют на склад готовой продукции.