автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка, исследование и совершенствование технологий термомеханического и термического упрочнения труб нефтяного сортамента

т6

( 8 ^^ ¿¡ИНИЯЕРСТЕО ОБРАЗОЕАНИЛ УНРАИШ

ГОСУДАРСТ^ННАЯ МЗТАЛШтаЧЕСКАЯ АКАДЕ2ШЯ УКРАИНЫ

На правах рукописи

АХМЕДОМ Дуняханым Алиага газы

РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И СОЕЕИШНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ТЕРЫОЫЕХАШЧЕСКОГО И ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ТРУБ НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА

Специальность 05.16.01 "Металловедение я термическая

обработка металлов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени .кандидата технических наук

Днепропетровск-1996

' Работа выполнена в Государственном трубной институте Министерства промышленности Украины

г.Днепропетровск

Научный руководитель кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Г.Д.Сухомлин

Л,

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор И.Е.Долженков

кандидат физико-математических наук А.Д.Лпчков

Ведущее предприятие: ОАО Нигнеднепровский трубопрокатный завод, г.Днепропетровск

Защита состоится

часов

на заседании специализированного Совета Д 03.II.01 при Государственной металлургической Академии Украины по адресу:

320635, г.Днепропегровск, пр.Гагарина,4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной металлургической Академии Украины

Автореферат разослан */.У

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор технических наук, профессор

V. Сафьян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В экономике Азербайджана нефть является одним из основных источников национального дохода и в дальнейшем ее роль будет непрерывно возрастать, поэтому закономерно, что значительный объем продукции Азербайджанского трубопрокатного завода (АзТЗ), традиционно составляют трубы нефтяного сорта -мента: обсадные, насосно-компрессорные < НКГ ) и бурильные.

Прогноз развития структуры производства АзТЗ показывает, что дефицитными видами труб на перспективу остаются высокопрочные трубы нефтяного сортамента. Расширение производства труб этих видов в условиях рыночной экономики для обеспечения конкурентоспособности следует решать на основе разработки поточных ресурсосберегающих технологий и использования наиболее дешевых исходных материалов. Несмотря на позитивные изменения на АзТЗ в этой об -ласти для решения проблемы требуется проведение дальнейших комплексных исследований по оценке, выбору и разработке наиболее эффективных направлений производства отдельных видов высокопрочных труб и цуфт, совершенствованию действующих технологий и расширению сортамента дефицитной продукции.

Цель работы. Комплексное исследование и совершенствование эффективных технологий упрочнения НКГ, обсадных я бурильных труб. В работе поставлены и решены следующие задачи:

- выбраны и исследованы два варианта контролируемой прокатки (КП) применительно к условиям ТПУ 140 и 250 АзТЗ;

- проведен анализ качества высокопрочных обсадных труб промышленного производства на линии ЯГМО ТПУ 250-2, разработаны и опробованы технические беления, направленные на совершенствование технологии и оборудования линия;

- разработаны я внедрены технологии производства высокопрочных муфтовых труб и муфтовых заготовок;

- выполнены предварительные исследования альтернативной технологии изготовления высокопрочных бурильных труб;

- забраны и опробованы для высокопрочных бурильных труб туупп прочности М и Р стали марок 32Г25 я 32Г2$РТ.

Теоретическая ценность исследований и их научная новизна.

Впервые проведено исследование влияния параметров импульсного охлавдения на механические свойства и структуру труб из сталк 45 и ЗЗГ2С. Изучены процессы структурообразования при КП с импульсным ускоренный регулируемым охлаждение« (УРО) к динамическик деформационным упрочнение« углеродистой и низколегированной сталк.

Предложена новая методика опенки морфологического состояния цементитной составляющей квазиэвтехтокда, основанная, на введении специального морфологического коэффициента, к получены статистк -ческие дачные о его изменении в зависимости о? параметров процесса КП.

Исследована зависимость механических свойств толстостенных куфтовкх труб из выбранной углеродистой стали и стали 20Х от условий КГМО и разработана технология их производства. Изучена возможность и показана реальность осуществления альтернативной технологии производства высокопрочных бурильнкх трус =

Исследован процесс распада переохлажденного оусгекить сталк карок 32Г2§ и 22Г2Ш.

Практическая ценность. На основе экспериментальна; исследований предлоЕена для промдалешой реализашш на ТШ 140 «ззшоло-ги£ Ш насосно-кокпрессорнвх труб с применением икщизьснэгв УРО»

Статистическая обработка качества высокопрочна обсадкш труб кs углеродистой сталк, изготовлении^ m линик ЕТШ, устава » вял& возмоеность их работы s условиях Крайнего Севера к перепек -тивность использования как коррозкокностойкжг е сред© сероводорода. .Разработанные к опробованные г ' технически©" реьенкг; уху-лх -as технологические условия БШ> и когцт быть ксЕользовашг ирЕ реконструкции или проектирование новее тру б опрок stkhe установок»

Ксследовамы два способа производства заготовок для высокояро^-нкс Изготовление высокопрочны!: куфг t потоке трубопрокатной

усгаковки квдаетей ново© технологиейо

йссяедованнве к усовершенствованна© режика териообрабонж к технические ренения по оборудованиз обеспечил« повыгекйб равномерности структуры и свойств зйкьлеш1к бурильнк; груб к укеньт'-хп энергоемкость процесса закалки.

Уровень реализации к внедрение научныг разро£р?0Е. Разработанные технологии производства ьуфтовга: труб нь лкнкк БШО к загоне -ьок в териоотделе ШАГ, - позволившие; ' значительно улучхить n&'içct-

во высокопрочных цуфг, внедрены на АзТЗ.

По результатам исследования качества труб, изготовленных способом ЕГМО, составлены технические условия ка хладостойкие обсадные трубы групп прочности Е, Л и Ы ГОСТ 632-60.

Новые технические ревекия по оборудовании термоотдела ТПЦ-2 внедрены в практику промышленного производства бурильных труб.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены, обсуждены и получили одобрение ка:

- конференции молодых ученых в Азербайджанском политехническом институте, Баку, 1991 г.;

- научном семинаре отдела термической обработки труб и трубных изделий Государственного трубного института ГТН (ЕНИТИ), Днепропетровск, I993-1995 г.г.;

- техническом совещании НТС Азербайджанского трубопрокатного завода, Сумгаит, 1994 г.;

- объединенном научной семинаре кафедры НТО Государственной металлургической академии Украины и отделения термической обработки труб и трубных изделий Государственного трубного института ГТИ (ЕНИТИ), Днепропетровск, 1995 г.

Публикации. Основное содержание диссертации стралена в 7 опубликованных в печати работах. Оригинальное техническое решение защищено положительным решением Госкокизобретений U.c. 1837078).

Структура и объем г>аботы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, основных выводов, библиографического :писка из 171 наименования, прилогеннй и содерзит 138 страниц машинописного текста, 91 рясунох, 32 таблицы.

Декларация конкретного вклада диссертанта в разработку *аучных результатов, которые выносятся на загату:

- установлено влияние параметров импульсного охлаждения на »еханические свойства и структуру труб из стали 45 и 35Г2С;

- изучены процессы структурообраэования при КП с импульсным 'ТО и динамическим дефвркапнонниз упрочнением сталей 45, 26Г2С

! 32Г2 ;

- разработана методика оценки морфологического состояния йментитной составлявшей квазиэвтектокда;

- исследовано качество высокопрочных обсадных труб я разра-

ботанк новые технические решения по оборудовании линии ЕГМО;

- разработана и внедрена новая технология промышленного производства высокопрочных »<уфтовых труб на линии ЕТМО;

- изучен процесс распада переохлавденного аустените стали марок 32Г2£> у, 32Г2еТ;

- выполнены исследования новой технологии упрочнения бурильных труб с использованием закалки с ковочного нагрева.

Характеристика методологии. методоЕ исследован,.Р и объекте.

Основная часть работы связана с экспериментальными исследованиями. Объектом исследования являлись НКГ, обсадные и бурильные трубы, а также оборудование для их упрочнения. Б качестзе материала служили мартеновские стали мало- и среднеуглеродистые по ГОСТ 1050-68, низколегированные 36Г2С по ОСТ 14-21-77, типа 30Г2 по ГОСТ 4543-71, а также микролегированные на этой же основе стали марок 32Г2Ф и 32Г2ФРТ.

Механические свойства труб определяли на круглых и плоских образцах по ГОСТ 10006-80. Испытания на ударный изгиб проводили на образцах си и V -образным надрезом по ГОСТ 9454-78 в интервале температур от +20 до -160°С, а процент вязкой составляющей в изломе определяли по ГОСТ 4543-71, приложение 3.

Технологические испытания обсадных труб на сплющивание проводили по ГОСТ 8695-75. Стендовые испытания на смятие и прострел осуществляли в АзНИПИнефть. Определение порогового напряжения против сероводородного растрескивания выполняли по методике МСКР 01-85. Для построения термокинетических диаграмм использовали дилатометрический и микроструктурный методы. Статистическую обработку данных по анализу качества высокопрочных обсадных труб проводили на ЭВМ ВС-1033. Количественный структурный анализ выполняли методами оптической и электронной микроскопии реплик и фольг на оптическом микроскопе НЕ0Ф0Т-2, автоматическом анализаторе структуры "Эпиквант" и электронном микроскопе «Ы-125.

Разработана методика оценки морфологии цементитной составляющей перлита, основанная на введении морфологического коэффициента к , величина которого определяет морфологический вид цементитной составляющей в субколонии.

ОСНОЕНОЕ СОДЕРЖАШЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса и задачи исследования.

В первом разделе работы выполнен краткий анализ развития процессов термического и термомеханического упрочнения проката и труб, на основе которого показано, что магистральным направлением развития производства упрочненных видов металлопродукции являются различные виды ТМО, среди которых важное значение занимают технологии КП. Подробно рассмотрены металловедческие аспекты КП, оценена роль различных структурных факторов в процессах упрочнения при КП, показана целесообразность упрочнения труб групп прочности К и Е способом КП с УРО.

Обоснована целесообразность проведения комплексного анализа качества труб промышленного производства и путей совершенствования технологии ВГМО, а также поиска новых технологических репе -ний процесса упрочнения :бурильных труб.

Исследование процесса и определение основных параметров технологии КП на ТПУ 140 и 250-2.

Изучаемый вариант КП применительно к производству НКТ на ТПУ 140 предусматривает проведение ускоренного охлаждения не -посредственно после завершения редуцирования. Поскольку эффект упрочнения при такой схеме процесса наблюдается при большой доле перлита в структуре стали, исследование проведено на трубах из пироко применяемых сталей марок 45 и 36Г2С.

Для изучения влития параметров УРО на структуру и свойства разработали специальную лабораторную установку. Охлаждение проводила по вариантам непрерывного и импульсного УРО, каждый цикл которого состоит из активного охлаждения и паузы. Результаты исследований эыявили сильную зависимость свойств труб э узком интервале продолжительности непрерывного УРО, трудно поддающемся управлению, поэтгму предпочтение было отдано югпульсному УРО. В лабораторных я производственных условиях показано, что для исследованного размера труб 73x5,0-5,5 ка свойства групп прочности 2 (ст.45) я Л (ст.36Г2С) обеспечиваются при 4-5 циклах охлаждения (длительность активного охлаждения з цикле 0,6 с, паузы - I с) при удельном расхода зода 220-250 я давлении 0,15-

0,20 Ша.

Исследование структуры после непрерывного я ггапульсного УРО хоказаао, вдо на нарезной поверхности трубы образуется тонкий

слой мартенсита, величина которого меньше и переход к основной феррито-перлитной структуре более плавный при импульсном ¿ТО. Структуры переходного слоя последовательно изменяются от мартен-ситной к бейнито-мартенситной и бейнито-перлитной и при отогреве, за счет тепла внутренних слоев, как показали исследования тонкой структуры на фольгах, происходит их отпуск. В целом структура по толщине стенки, в основном, неоднородна, поэтому стенка условно была разделена на несколько слоев и проведен", статистическая оценка соотношения структурных составляющих в стали 45 и 36Г2С после различных вариантов импульсного ¿"РО. Полученные ре -зультаты позволили обосновать перспективные режимы КП с имцульс-ным Ж).

Изучение тонкой структуры труб методами электронной микроскопии после различных режимов импульсного УРО показало, что плотность дислокаций в доэвтектоидном и квазиэвтектоидном феррите составляет для стали 45 и 36Г2С 1,5»10® и 2-3»10® см-^ соответственно, поэтому в стали 36Г2С могут образоваться субграницы дислокационного типа с углом разориентировки ~1°. Количественными методами исследовали параметры квазиэвтектоида: определены толщина пластин цементита, межпластиночное расстояние и размеры субколоний. С увеличением количества циклов импульсного УРО все эти параметры уменьшаются, причем уменьшается одновременно толщина феррнтных и цеиентитных пластин, особенно последних, что свидетельствует о снижении содержания углерода в квазиэвтектоиде. Исследование тонкой структуры субколонйй по специально разрабо -тайной методике позволило определить при различных режимах УРО соотношение колоний с различным морфологическим типом цементит -ной составляющей. В целом результаты исследований позволили сформулировать основные задачи для промышленной реализации процесса КП с УРО на ТПУ 140 АзТЗ.

Вариант НЗ с теплой деформацией при субкритических температурах исследовали в линии ВТМО ТПУ 250-2 на обсадных трубах разме -ром 146x10,7 мм из стали 45 и 32Г2. После раскатки черновые трубы охлаждали перед печью с шагающими балками до температуры несколько выше заданной, а температуру в печи устанавливали на 30-40°С ниже температуры теплого калибрования (450-800°С). Суммарное обжатие при калибровании составляло 12,8 %.

Механические свойства труб из стали 45 после теплой прокатки е интервале 595-5бО°С соответствовали группе прочности £,■а длк получения этой а» группы прочность теплая прокатка труэ иг стансе

32Г2 должна проводиться при 6Ю-640°С. Результаты испытаний на ударный изгиб показали, что при таких прочностных хараятеристи -ках труб из стали 45 КС1Ь0,4-О,5 ЫДж/м^а НС\^0,17-0,23 МДх/м2, из стали 32Г2 - КСШО.97-1,17 МДжАг.а KCV--0.I9-0.3I ВДж/м2. Определены температурные и деформационные режимы, обеспечивающие получение труб повышенной прочности.

Исследования тонкой структуры труб, выполненные количественными и качественными методами дифракционной электронной микроскопии показали, что после деформации при субкритических температурах в доэвтехтоидном и квазиэвтектоидном феррите присутствуй? дислокации и субзеренные границы с разориентировкой от нескольких минут до 2°. Средний размер субзерен в доэвтектоидном феррите в зависимости от температуры деформации изменяется от 3,2 до 8 мкм, а в квазиэвтектоидном - от 1,3 до 4,3 мкм вдоль пластин и 0,7 -1,7 мхм - поперек пластин.

Установлено, что теплая деформация существенно влияет на изменение структуры цементитной составляющей: цементитные пластины на краях разрывов утолщается, в сплошных пластинах возникает утолщения и перетяжхи, в них появляется отверстия и щели. В местах стыковки межзеренных границ в феррите с цементитными пластинами такие дефекты наблюдаются редко. Эти результаты свидетельствуют о признаках начальных стадий сфероидизации и позволяют объяснить изменения свойств труб в такой схеме КП.

Полученные данные позволили обосновать технологию изготовления обсадных труб повышенной прочности (К и Е) на оборудовании линии НГЫО способом КП с теплой деформацией стали 45 при 700-560°С, а стали 32Г2 - 700-600°С. Исследованная схема процесса может быть реализована без изменений в действующей технологии с

минимальными энергозатратами в сравнения с горячей прокаткой.

*

Анализ качества и советяенствование технологии производства высокопрочных обсадных труб на линии ВТМО

В процессе эксплуатации линии ВТИО проведены длительные наблюдения, сбор и статистическая обработка данных о качестве высокопрочных труб, на основе которых сделаны следующие выводы: для изготовления.высокопрочных обсадных труб групп прочности Е, Л, М используют углеродистую сталь со средним коэффициентом крепости (К) 0,37; 0,38 и 0,42 соответственно. Преимущественное содержание углерода а стали для групп прочности Е, Л состав-

ляет 0,17-0,22 %, для И - 0,17-0,27 %.

Установлено, что-металл высокопрочных обсадных труб обладает высокой пластичностью и удашой вязкостью (для группы прочности I КСУ-0,7-1,6 ЫДк/к2). Точность геометрических размеров тру5 полностью) удовлетворяет требоьаникк исполнения А ГОСТ 632-60. исследование хладостойкостк труб промышленного производства показали, что они могут работать в жестких климатических условиях СКСУ60- 0,4-1,3 ВДе/К2). . .

Рег-уяьтать: испытаний на сероводородное .растрескивание под наортзэнаек" свкдетельстцугг о перспективности примэнения высоко-нрочныг изготовлению: на лккик ЕГМО, как сго^их в среде

сероводорода. Трубы после ВТЫО выдержали испытание кумулятивным ' перфоратором без образования грещик около простреленная отверстий к стендовые испытания на смятие без потери форма.

Таким образои, результаты исследошннй установили высокое качество труб, изготавливаемых способом ВГЕО. Наблюдения« сделанные в ходе промышленных прокаток в режиме ВГМО, выявили необходимость дальнейшего совершенствования оборудования и технология процесса. Разработанное техническое решение узла водазодвада к крепления стакане, стергнк-спрейера,. а также устройство для его удержания после завершения процесса расхаткк, позволили улу« -еять равномерность структуры к свойств по длине закалзншс: труб. Предложенная и испытанная импульсная систека охлаэдения калибров валков способствовала стабилизации температурных условий теплого калибрования. Дкя исключения падстуживания задних конгоб труб е тонкой стенкой перед закалкой в раскаткой стане предложили новый тип ступенчатого внутреннего сярзКера..—

Исследование к разработка технологии уптсттетш ууфуовюс труб к заготовок

Муфты являются неотъемлемой к важной составной частьв большинства ведов КИТ к обсздннг труб. К кх качеству предъявляется требование аналогичные трубам, а б стандарте АНИ 53Т даже более " жесткие. Оценка дейсгвуещей технологии выявила низкое качества высокопрочных цуфтовыг труб после <геркичесхого упрочнения ь термоотделе ТПЦ-1. Поэтому било намечено два направления исследований: упрочнение ^фтовьж груб на линии ЕИЮ и куфговьа: заготовок в термэотделес поставленной западно гернанскоЬ фирмой ЕШ*.

На основе анализа технологии и оборудования линии ЕГМО была установлена принципиальная возможность упрочнения муфтовых труб г голгцинаки стенок до 22 им, рассчитаны основные технологические параметры процесса и произведен Быбор марок стали дзя исследования. I целыэ улучшения условий закалки «уфговых труб была усовершенствована конструкция внутреннего спрейера- Результаты эксперимен -гаяъных исследования подтвердили, что яря уменьшении линейной гкороети раскатки до 0,35 м/с, птучноЕ производительности ТПУ до 70-100 ит/ч в зависимости о? толщины стенки труб (при сохранении производительности в тоннах), а тйкеэ суикарного обяатия на ка-зибровэчноэд стане-до 5 % модао изготавливать высокопрочные муфтс-аые т^бы исполнения А на оборудовании линии ВГМО, используя уг-аеродастые стала с К-0,35-0,55 для групп прочности Е и Л и сталь ?0Х - для Н и Р.

Исследования структуры и свойств опытных труб установили их равномерность по толщине стенкя и длине, а результаты испытаний яа ударный, изгиб - высокуп хладостойкость труб из обеих сталей (для групп прочности Е,Л,М КС1/-60 > 0,6 а для Р - КСУ"60

>0,45 ЗДдЛ^). Йа результатам исследований разработано я утверн-аснэ дополнение Г» 1 г Т11 163-03-29-23 и вел техническая документация на яромызяениэе производство высокопрочных муфтовых труб по човой технология на линий ЕГМО.

Исследование упрочнения иуфговых заготовок в термоотделе гЖГ 5ыло предпринято с пельэ установления возможностей такой технология. На первом этгяе выполняли работы по наладке оборудования ин-зукцногаэ-закалочных установок к отпускной печи и реконструирована выходнуп сторону отдускной печи.

На основе изучения терюккнетячесяих диаграмм с нанесенные} них реагышки кривыми охлаждения куйговкх заготовок при закая-1е,для исследования выбрали углеродистую к низколегированнув :таян с 11=0,40-0,70. Теплотехнические исследования процесса нагрева под закатку позволили определить оптимальные параметры »тих операций:- время цикла в кагдом индукторе 41-44 с (время напева 33-34 с, передачи -8-10 г) и время нагреза, до заданной температуры при отпуске. Исследованиями структуры ч свойств заготовок юсле рааянчянж вариантов термообработки установлены предпочтительные теипературы нагрева по- закалку углеродистой стали 1100-[150°с и низколегированной стали 32Г2 - 1000-1С50°С, а также ре-гомендуевые резины отпуска (температура нагрева, схорость движе-а® конвейера}.

Установлена целесообразность применения углеродистой стали для получения заготовок групп прочности Е-М, а сталь 32Г2 -Р и Т. Заготовки групп прочности Е-Л имевт высокую хладостойкость 0,8 ЦДд/|Г), а Р и Т - удовлетворительную.

По разработанной технологии изготовили промышленные партии муфтовых заготовок группы прочности Л. Результаты исследований позволили разработать и утвердить ТИ 163-04-41-88 на серийное производство высокопрочных цуфтовых заготовок.

Исследование и совершенствование технологии упрочнения бурильных труб

Процесс термического упрочнения бурильных труб осложнен из-за наличия утолщенных высаженных концов. Качество термической обработки зависит от ряда технологических факторов и, прежде всего, от условий закалки. Анализ действующей технологии и результатов эксплуатации оборудования термоотдела ТПЦ-2 показал, что они взаимосвязаны и не являются оптимальными. Температура нагрева под закалку фактически завышена против необходимой на 50-80°С из-за большого открытого пространства между печью и спрейером, длительность пребывания труб при высокой температуре технологически не оправдана, установленное спрейерное устройство в условиях недостаточной очистки воды не обеспечивает стабильной эксплуатации. В работе предложены, опробованы и внедрены в производство технические решения по неотапливаемому термостату, новой конструкции спрейера, позволившие существенно улучшить равномерность свойств по длине труб, а также скорректирован и опробован режим нагрева под за -калку ( Тн= 840-880 вместо.900-940 °С), позволивший уменьшить количество окалины на поверхности труб и улучшить условия их охлаждения.

В связи с появлением спроса на бурильные трубы группы проч -ности М исследовали возможность их изготовления из стали собственного производства АзТЗ - 32Г2Ф и 32Г23РТ. Исследована кинетика распада переохлажденного аустенита обеих марок стали и определено, что в;термоотделе И1Ц-2 можно получить в трубах после закалки мар-тенсито-бейнитчую (сталь 32Г2Ф) и мартенситную структуру (сталь 32Г25РГ). Результаты испытаний опытных партий высокопрочных труб подтвердили, что стали 32Г2Ф и 32Г2ЙТ могут быть рекомендованы для труб групп прочности МиР соответственно.

В связи со сложностью традиционной технологической схемы уп-

эочнения бурильных труб провели исследования альтернативной тех-гологии их термического упрочнения, в основу которой заложено про-зедение операции высадки предварительно термически упрочненной 'ладкой трубы и последущее упрочнение высажешгого конца с ковоч-гаго нагрева. Оценили возможность осуществления этого этапа тех-юлогии на оборудовании ТПЦ-£ и провели экспериментальное иссле -сование, результаты которого показали принципиальную возможность ;е реализации.

Исследование структуры и свойств по длине высаленного конца г прилеггаз2$его участка трубы после закалки с ковочного нагрева [оказало, что высаяенные концы имеют картенснто-бейнитнув струк-■уру и у до влет верительные механические свойства. Однако при этом 1меется участок зоны термического влияния (ЗТБ) с небдагоприят -юй структурой, соответствующей нагреву до температур нижней час-■и межкритического интервала. Сокращение длительности индукпион-юго нагрева позволяет уменьшить длину и разупрочнение в ЗТЕ. Поскольку полностью избежать образование неблагоприятных структур I ЗТВ невозможно, составной частью предлагаемой технологии яв -яется локальное поверхностное термическое упрочнение этого частка труба.

основные вывода

1. Проведен анализ тенденций развития процессов упрочнения роката и труб. Установлено, что предпочтительным направлением ля высокопрочных труб является разработка и совершенствование ехнологий ТН0. в условиях АзТЗ применительно к НКГ пелесообраз-о использование схемы КП с УРО.

2. В результате исследований процесса УРО в лабораторных и ромышленных условиях установлены преимущества импульсного УРО еред непрерывным и определены его оптимальные режимы для НКГ из тали марок 45 и 36Г2С. Показано, что КП с импульсным УРО позво-яет повысить свойства труб из стаяя 45 до группы прочности Е,

стали 36Г2С.- л ГОСТ 633-80.

3. Исследование структуры стали количественными методами ветовой и электронной микроскопии позволили получить сведения о заимосвязи между параметрами технологии КП, свойствами груб и знкой структурой. Для оценки морфологического состояния пемен-итной составлявшей квазиэвтектоида предложена новая иетодиха, гнованная на использовании морфологического коэффициента к и элученЕ статистические данные о егс изменении при различны::

условиях процесса.

4. Исследования на линии ЕМ) процесса КО с теплой деформацией при субкритических температурах показали, что свойства обсадных труб из стали 45 можно повысить до группы прочности К, а стали 32Г2 - Е ГОСТ 632-60. Определены температурные и деформационные режимы изготовления труб повышенной прочности.

Ь. Проведены светооптические и электронномикроскопические исследования структуры и дислокационной субструктуры теплодефор-мированных груб. Получены данные о соотношении между количеством колоний с различной морфологией цементита в квазиэвтектоиде. Определены размеры субзерен в феррите, квазиэвтектоиде и величина преимущественной разориентировки субграниц.

6. Проведена статистическая обработка результатов промышленной эксплуатации линии ЕГМО, которая показала, что высокопрочные обсадные трубы из углеродистой стали, выплавленной на АзТЗ, удовлетворяют всем требованиям исполнения А ГОСТ 632-60. Исследованиями установлено, что трубы после ВГМО имеют высокие хладо-стойкость = 0,4-1,3 МДж/м^), пороговое напряжение сероводородноцу растрескиванию и сопротивление импульсным нагрузкам.

7. На основе исследований по совершенствованию процесса ВТМО разработан и успешно прошел промышленное опробование комплекс устройств и узлов на выходной стороне раскатного стана и система охлаждения валков калибровочного стана, которые позволяют значительно улучшить технологические условия закалки и теплого калибрования труб. Предложен и защищен а.с. 3? 1837078 новый тип внутреннего спрейера для закалки обсадных труб с тонкими стенками.

8. Проведены исследования и разработана новая'технология производства высокопрочных муфтовых труб на линии ВТМО. Ыуфтовые трубы групп прочности Е и Л ГОСТ 632-80 рекомендовано изготавливать из углеродистой стали с К, ^0,35-0,55, а М и Р - из-стали 20Х. Установлено, что высокопрочные муфтовые трубы имеют высокую ударную вязкость (КСV=0,69^1,66 МДд/м2) и хладостойкость

(КСVой =0,4-1,3 Щж/уГ). Изготовлена опытно-промышленная партия цуфтовых труб, разработана и утверждена нормативно-техническая документация на промышленное производство высокопрочных муфтовых труб на линии ВТМО.

9. В результате выполненных исследований освоено оборудова-

ние и разработана технология термического упрочнения муфтовых заготовок на импортной линии фирмы ШАГ. Для муфтовых заготовок груш прочности Е-Ы предложено использовать углеродистую сталь с К = 0,40-0,70, а Р и Т - сталь 32Г2. Заготовки групп прочности Е-Л имеют высокую хладостойкость (КСУ 8-1,1 НДд/м2), а Р, Т - удовлетворительную. Изготовлены промышленные партии муфтоЕых заготовок группы прочности Л, разработана и утверждена технологическая инструкция ТА 163-04-41-90 на серийное производство высокопрочных заготовок.

10. Выполнены исследования процесса распада переохлажденного аустенита стали марок 32Г25 и 32Г2ФРТ, выбранных для изготовления высокопрочных бурильных труб. Предложенные в работе режимы термообработки и усовершенствованные технические решения по оборудованию позволили значительно улучшить равномерность структуры и свойств закаленных бурильных труб.

11. Проведены предварительные исследования альтернативной технологии производства высокопрочных бурильных труб. Установлена принципиальная возможность изготовления их путем высадки гладкой высокопрочной трубы, совмещенной с закалкой высаженного конца, его последующи отпуском и поверхностным термоупрочнением.

0СН0ЕН0Е СОДЕРЖАНИЕ ДКССЕРТАЩИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДЯЩИХ РАБОТАХ:

1. Определение возможности проведения контролируемой прокатки труб на ТПУ 140/ В.Ы.Янковский, Ф.Д.Гамидов, М.С.Халилов, Е.Л.Васильев, Д.А.Ахмедова //Сталь. - 1993. -92.- С. 71-75.

2. О возможности применения контролируемой прокатки при производстве труб из углеродистой и низколегированной стали / Г.Д.Сухомлин, Д.В.Прокофьев, Д.А.Ахмедова, А.А.Кривошеева, Е.М.Кузьмичев //Развитие техники и технологии трубного производ-:тва: Темат. сб. науч.тр. - М.: Металлургия, 1992. - С. 48-53.

3. Контролируемая прокатка с импульсным охлаждением насосно-{омпрессорных труб / Б.Ы.Янковский, Ф.Д.Гамидов, Е.С.Гараев, ¡.Л.Васильев, Д.А.Ахмедова //Сталь.- 1995.-» 5.- С.66-72.

4. Производство высокопрочных обсадных труб способом ЕГМО из. Трубопрокатном агрегате 250 с автсмат-станом /Г.Н.Хейфец,,

¡.Л.Васильев, А.З.Чихачев, Е-.А.Соломадина, Д.А.Ахмедова // Черчая геталлургия. Бюл. НТК. - 1992. - № 3. - С. 42-44.

Z. Термомеханическая обработка муфтовых труб /Е.А.Солома-дина, Ф.Д.Гамидов, Д.А.Ахмедова, Ю.Г.Исаев, В.М.Янковский // //Сталь. - 1992. - * II. - С. 70-72.

6. Технология термического упрочнения, структура и свойства высокопрочных муфтовых заготовок /В.М.Янковский, Д.А.Ахмедова, Е.А.Соломадина, Ф.Д.Гамидов, Г.Д.Сухомлин //Сталь.- 1993.4. - С. 58-63.

7. Структура и свойства сталей 32Г2Ф и 32Г2ФРГ /Е.А.Соломадина, Д.А.Ахмедова, Ф.Д.Гамидов, Е.М.Кузьмичев, Г.Д.Сухомлин // // МиТОМ. - 1994. - #2.- С.12-14.

8. A.c. 1837078 СССР, С 21 Д 1/62. Спрейер /З.И.Ланге, Ь.П.Козинец, Д.А.Ахмедова и др. (СССР). - 4 с.

АННОТАЩИ

Д.А.Ахмедова "Розробка, досл1дження та удосконалення технологи термомехан1чного I терм1чного зм1отення труб нафтового сортаменту".

Дисертац1я на здобуття вченого ступеня кандидата техн1чних наук, спец1альн1сть 05.16.01: Металознавство I терм1чна обробка метал1в; Державна металург1йна Академ1я Укра1ни, Дн1пропет-ровськ, 1996 р.

Захищаеться 7 наукових роб1т та I авгорське св1доцтво, що м1стять теоретичне досл1дження впливу параметр1в ТЫО на форму-вання структури стал1 та результат експериментальних досл1д-жень.

Встановлено звязок м1ж параметрами контрольовано1 прокат. ки, властивостями труб та tohkoI структури стал1.

Зд1йснено промислове впровадження розроблено1 hoboI технологи виробництва високом1ших муфтових труб та заготовок з дешево! вуглеродисго1 стал1.

Клпчов1 слссг: ?руби, нафтовий сортахгзнт, ТМО, термооброб-ка, властквост!, структура, технолог1я, обладнання.

D.A.Xkhaedova. "Development, investigation and improvement of the nethods cf thermomechanical and thermal strengthening of oil country tubulär goods?

Dissertation for the aeadenlo degree cf Candidate of *

Science (Teehn.) in physical metallurgy and heat treatrent ef netals (cod® 05.15.01)5 State Metallurgical Aeadeaj of Ukraine, Dniepropetrevak, 1996»

ihe background of the dissertation ccaipriass 7 research wsrkg and I investor's certificate which oentaia theoretical investigation cf the effect ef the parameters of thenaoaschaai-cal treat cent cf ioi country tubular en the formation of ths structure of oteel and the experisental results^

The relationship between the paraneters of controlled tube rolling, product properties and fine steal structure has been established.

The new aeth«d of Baking high strength threaded tubes and billets of 1 ew-ecot sarbca steel for caking thea has been industrially isspleseated.

Key words: tabes, oil aouatry, tubalara, thersemecbanleal treatment, properties, structure, cathod, equip asst.

Подписано e? печати I2.0&.IS9--§орма? 60x84/16. Бумага типограф S 2. Печать офсетнак» §йз. п.я. Q,S5L J'1?.-изд. я с C>i„ Ycz.a.fu СгВб. Тираз 100 экг. Заказ 69, Государственный трубный институт ПК (ЕШТН) 520500, ¿¡кеярэпетроЕскс уя.йисаржевскогог I-.1;.