Способ изготовления труб для добычи нефти и газа

 

Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения - 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 получения гильз с толщиной стенки 18,08 мм. Гильзы нагревают до 802 С с вьщержкой (в межкритический интервал температур ) и охлаждают до температуры завершения фазового превращения. Затем гильзы шлифуют по наружному диаметру , подвергают холодной прокатке на оправке до получения 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 проводят 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (111 (504 С21Р908 у Е" )ЖЗН АЯ д ..,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ,Ф 1(ьзЯ(), сК.А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3443207/22-02 (22) 08.05.82 (31) 261919 (32) 08. 05. 81 (33) US (46) 30.09.87. Бюл. И 36 (71) Лоун Стар Стил Компани (VS) (72) Джеймс Брисан Грир (VS) (53) 621.785.79(088.8) (56) Ходерны Б., Корек 3. Стальные трубы. Технология производства и применение. М.: Металлургия, 1979, с. 12, 13, 135, 144, 241. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ДЛЯ

ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА (57) Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения — повышение стойкости к сероводородному раствескиванию. Из стали, содержащей, С 0,20-0,35%; Мп 0,35-0,9%; Cr 0,8-1,5Х

Мо О, 15-0,75Х; не более 0,25% Ni; не более 0,35Х С; 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.

Заготовки экструдируют до получения гильз с толщиной стенки 18,08 мм. о

Гильзы нагревают до 802 С с выдержкой (в межкритический интервал температур) и охлаждают до температуры завершения фазового превращения. Затем гильзы шлифуют по наружному диаметру, подвергают холодной прокатке на оправке до получения готовой трубы диаметром 177,8 мм и толщиной стенки

15,88 мм. Поперечное сечение гильзы превышает поперечное сечение готовой трубы приблизительно на 20Х. 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 о водой до 93 С и проводят отпуск при

697 С с выдержкой и охлаждением брызгами воды. Изготовленные трубы имеют высокую пороговую прочность при более высокой нагрузке от 85 go

90 кгс, равную 100,2 кгс/мм . 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

1342426

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изготовлению труб для добычи нефти и газа, подверженных в процессе эксплуатации

5 в глубоких скважинах воздействию вы соких давлений, температуры и коррозионному воздействию сероводорода, углекислого газа и насыщенных растворов соли и углеводородов. 10

Целью изобретения является повышение стойкости к сероводородному растрескиванию.

Способ осуществляют следующим образом. 15

Из стали содержащей, .: 0,200,35 С; 0,35-0,9 Мп; 0,8-1,5 Cr;

0,15-0,75 Мо, не более 0,25 Ni, не более 0,35 Си, не более 0,35 Si, не более 0,04 8, не более 0,04 Р, остальное железо, подвергнутой двойному электрошпаковому переплаву получают непрерывно-литую заготовку. Благодаря точному контролю скорости охлаждения в процессе кристаллизации 25 такой заготовки подавляется процесс расслоения металла.

Для получения более мелкозернистой структуры стали в готовой трубе важно обеспечить получение такой структуры на всех стадиях процесса изготовления труб. Горячая формовка заготовки с отверстием экструзией в гильзу, сечение которой должно превышать 10-40 сечение готовой трубы

35 позволяет измельчить исходную литую структуру стали. Кроме того, формообразование гильзы экструзией позволяет удалить имеющиеся на поверхности литой заготовки дефекты шлифова- 40 нием, поскольку они после экструзии располагаются аксиально вдоль гильзы.

Для перекристаллизации стали и получения более мелкого зерна. Полученную экструзией гильзу подвергают нагреву до межкритического интервала Ac -Ae з выдержке в зависимости от толщины стенки гильзы и охлаждению.

Получение трубы заданного размера гильзы на оправке.

Холодная деформация гильзы с уменьшением ее размера менее 10 не приводит к заметному измельчению зерна после последующей термической обработки, а деформация с изменением раз55 меров гильзы более 40 неосуществима беэ промежуточной термообработки.

Холодная прокатка на оправке производится после удаления поверхностных дефектов шлифованием. При холодной прокатке на оправке повышается чистота внутренней и наружной поверхностей трубы в результате снижения глубины шпифовочных рисок и тем самым повышается ударная вязкость стали.

Кроме того, такое волочение позволяет уменьшить разнотолщинность стенок трубы и повысить точность ее геометрических размеров. После холодной прокатки трубу нагревают до межкритического интервала А с — А вьдержиз вают и охлаждают с целью рекристаллизации и измельчения структуры холоднодеформированной стали. Термическая обработка из межкритического интерва— ла подавляет рост зерна. Время выдержки устанавливают из условия необходимости завершения полной рекристаллизации стали для труб с толщиной стенки от 12,75 до 25,4 мм это время составляет соответственно 0,25 и 1 ч.

После этого трубу подвергают окончательной термической обработке, аключающейся в закалке с 899 до 927 С после выдержки в течение 1 ч с охлаждением водой. В случае если толщина стенки трубы превышает 12,75 мм охлаждение трубы водой производят как снаружи, так и изнутри. Трубы с толщиной стенки менее 12,75 мм охлаждают снаружи. Охлаждение водой производят о до 37 — 93 С. Закаленные на мартенситную структуру трубы подвергают отпуску при 593-732 С для получения требу— емого предела текучести и твердости.

Способ был проверен при изготовлении обсадных труб из сталей двух плавок, химический состав которых приведен в табл. 1.

Стали, полученные двойным электрошлаковым переплавом, разлили на непрерывно-литые квадратные заготовки сечением 317,14 мм, из которых после прошивки и экструдирования получали гильзы диаметром 193,68 мм и толщиной стенки 12,75 и 30,5 мм. Полученные гильзы подвергали закалке путем аусо тенитизации в течение 45 мин при 913 С и охлаждении водой снаружи и изнутри а до 93 С для получения мартенситной структуры. После чего гильзы подвергали отпуску при 677-704 С с вьдержкой в течение 1 ч и последующим охлаждением брызгами воды. Такой процесс изготовления труб горячим формованием путем экструзии и окончательной термической обработкой путем за1342 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 получения гильз с толщиной стенки 18,08 мм, которые затем обрабатывали предлагаемым способом. Для этого их подвергали термической обработке из межкритического интервала путем нагрева до 802 С с выдержкой 20 мин и последующего замедленного охлаждения до температуры завершения фазового превращения. После окончательного нерегламентированного охлаждения гильзы шлифовали по наружному диаметру. Для удаления дефектов подвергали холодной прокатке на оправке до получения готовой трубы диаметром 177,8 мм и толщиной стенки

15,88 мм. В этом случае поперечное сечение гильзы превышает поперечное сечение готовой трубы приблизительно 25 на 207. Готовые трубы вновь подвергали термической обработке из межкритического интервала по описанному режиму, а затем закалке путем аустенитизации в течение 45 мин при 913 С и охлаждении водой снарухм и изнутри до 93 С и последующему отпуску при

697 С с выдержкой в течение 45 мин и охлаждением брызгами воды.

Из полученных партий труб отбирались образцы для определения предела

35 текучести и сопротивления коррозионному растрескиванию.

Сравнительный анализ полученных данных показывает, что в трубах с различной толщиной стенок, изготовленных известным способом, наблюдается пороговое разрушение (разрушение отсутствует при выдержке 720 ч) для стали двух плавок при нагрузке от 80 до 85 кгс. В трубах, изготовленных предлагаемым способом, заметно повышение порогового разрушения при наг— рузках от 85 до 90 кгс, результаты испытаний приведены в табл. 3.

Вместе с тем в трубах, изготовленных как известным, так и предлагаемым способом, наблюдается аномальное разрушение при нагрузке 75 кгс. Поскольку время до разрушения укорачивается при более высоких нагрузках, то испытание всех параметров указывает на то, что ошибка в опытах одинакова.

При ускоренном лабораторном испытании

26 обычно принимаемая пороговая проч» ность составляет 757 от определенного минимального предела текучести стали, составляющего в данном случае

67,5 кгс/мм, хотя трубы, изготовленные обеими способами, отвечают предъявляемым требованиям по стойкости к сероводородному растрескиванию, а трубы, изготовленные предлагаемым способом, имеют более высокую пороговую прочность при более высокой нагрузке, составляющей 100Х от минимального предела текучести стали.

Формула изобретения

1. Способ изготовления труб для добычи нефти и газа, преимущественно из стали, содержащей 0,2-0 35Х С, 0,35 — 0,97 Мп, 0,8-1,5X Cr, О, 15 — 0,757

Мо, не более 0,25 Ni., не более 0,35Х

Си, не более 0,357. Si, не более 0,047

S, не более 0,047. Р, остальное железо, включающий горячую формовку заготовки в гильзу, очистку поверхности, холодную прокатку с получением готовой трубы, закалку и отпуск, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения стойкости к сероводородному растрескиванию, горячую формовку производят до получения прперечного сечения гильзы, превышающего на 10-40Х сечение готовой трубы, а после горячей формовки и холодной прокатки производят нагрев в интервале Ас, с2 выдержку и охлаждение для рекристаллизации и измельчения зерна.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что горячую формовку заготовки в гильзу осуществляют экструзией.

3. Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что очистку поверхности осуществляют шлифованием.

4. Способпо п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что холодную прокатку с получением готовой трубы осуществляют на оправке.

5. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что после горячей формовки и холодной прокатки производят нагрев до 760-815 С с выдержкой в течение 0,25-1 ч.

6. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что закалку труб производят с 899-927 С, после выдержки 1 ч с охлаждением до 37-93 С.

1342426

Продолжение табл,1

Таблица 1

Содержание, мас. X

Содержание, мас.й

Компонент

Плавка 1 Плавка 2

0,32

0,30

0 25

0,34

0,79

0,57

0,009

0,12

1,20

1,03

Ч

0,24

0,54

0,005

А1

0,14

0,10

Остальное

0,24

0,21

Си

Таблица 2 (Предел теку чести, кгс/мм ! 95

Применяемые нагрузки кгс/время до разрушения, ч

Труба

90, 85 l SO I 75 1 70

193 ° 68 х 30,5 мм

Р 59 (217) (12,4) 720NF

720NF

720NF 720NF

720NF

Р З8 (624) (зз) 720NF

88,5

720NF

720Чр (13,1) (26) 720NF

Р 55

105

193,68 х 30,5 мм 91

720NF

720NF (41, 6) 720NF

Р 39

720NF

72088

720NF

П р и м е ч а н и е. В скобках приведено время выдержки в часах до разрушения образца, 720NF — испытание завершено при времени выдержки 720 ч без разрушения образца.

Трубы Р 59, 38, 55 изготовлены из стали плавки 1, а труба Р 39 — из стали плавки 2.

5 Компонент

Плавка 1 Плавка 2

0,012

0,096

0,004

720NF

720NF

720NF

720NF, 720NF

13424? 6

Таблица 3, Предел текучести, кгс/мм нагрузки, кгс/время до разрушения, ч

Применяемые

Труба

85 (80 (75 $ 7D

90 ь177,8х 15,88 мм (36, 1) (16, 7)

720NF

720NF

720NF 720NF

94,9

720NF

9 35

7206г

720чу

720NF (28, 3) 720NF (7,5) 720NF!

00,2

720NF

П р и м е ч а н и е. В скобках приведено время выдержки в часах до разрушения.

720Ет — испытание завершено при времени выдержки 720 ч беэ разрушения образца.

620NF — испытание было прекращено из-за тяжелых погодных условий в лаборатории.

Трубы )к 35 и 4 1 изготовлены иэ стали плавни 1.

Составитель А. Секей

Редактор Ю. Середа Техред М.Дидык Корректор В. Гирняк

Заказ 4448/59 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

I

Г 95

720NF

7201;8

620NF

720NF

720NF

720NF