автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Сравнительное исследование металлургического качества сталей буровых шарошечных долот отечественного и зарубежного производства

На правах рукописи

ИЩУК Андрей Георгиевич

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА СТАЛЕЙ БУРОВЫХ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ ОТЕЧЕСТВЕННОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара-2005

Работа выполнена в ОАО "Волгабурмаш" и Самарском государственном тех-

ническом университете.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор АМОСОВ Александр Петрович доктор технических наук, профессор КОСТЫШЕВ Вячеслав Александрович доктор технических наук, профессор ТИХОНОВ Аркадий Константинович Волжский филиал Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Защита состоится "28" апреля 2005 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.217.02 в Самарском государственном техническом университете по адресу: г. Самара, ул. Галактионовская, 141, корпус № 6, ауд. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан / " марта 2005 г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просьба направлять по адресу:

г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д.212.217.02.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.217.02 д.т.н.

А.Ф. Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Добыча нефти и газа, а также горнорудных ископаемых играет огромную роль в жизни нашей страны, обеспечивая в настоящее время наряду с внутренними потребностями наиболее значительную долю поступлений в бюджет от экспортных поставок. Буровые долота являются основным инструментом, с помощью которого ведется бурение скважин в нефтяной и газовой промышленности, на карьерах по добыче угля и руд черных и цветных металлов, а также в строительстве. Шарошечные буровые долота представляют собой неразборную конструкцию, состоящую из сваренных между собой отдельных секций (лап), на цапфах которых смонтированы свободно вращающиеся на опорах конусообразные шарошки с породоразрушающими фрезерованными зубьями или вставными твердосплавными зубками.

В настоящее время в России основным производителем буровых шарошечных долот является ОАО "Волгабурмаш", которое обеспечивает более 80% всего объема разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ в стране, а также более 60% потребности в долотах при строительстве скважин для взрывного бурения на рудных карьерах и в строительстве. Традиционными потребителями продукции ОАО "Волгабурмаш" являются также страны ближнего и дальнего зарубежья.

При открытой рыночной экономике ОАО "Волгабурмаш" вынуждено работать в условиях острой конкурентной борьбы с зарубежными производителями буровых долот, в первую очередь, американскими, не только на внешнем, но и на внутреннем рынке. В этих условиях первостепенное значение приобретает качество буровых долот, их способность эффективно и надежно, без аварий работать при бурении. О работоспособности долот судят по таким показателям как проходка (метры), стойкость (часы) и механическая скорость бурения (м/ч). По этим показателям долота ОАО "Волгабурмаш" заметно уступают долотам ведущих американских фирм, выигрывая у них в цене. Например, средние показатели долот ОАО "Волгабурмаш" ниже показателей долот фирмы

"Хьюз": по проходке на 27%, по стойкости - на 24% и по механической скорости - на 4%. Для сохранения и укрепления позиций в конкурентной борьбе необходимо приближать технический уровень отечественных долот к уровню долот ведущих фирм, так как практика показывает, что потребитель часто предпочитает более дорогие долота зарубежного производства, но при всесторонних гарантиях их качества и надежности.

Многолетние исследования показывают, что работоспособность и безотказность буровых долот определяется не только конструкцией, качеством изготовления деталей и сборки долот, но и качеством материалов, из которых изготовлены детали долота. Основным материалом в долоте являются стали, так как из них изготавливаются главные детали долота: шарошки, лапы и тела качения (ролики и шарики). Эти стали называются долотными.

Качество стали характеризуется совокупностью свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства, и в этом смысле оно равнозначно понятию металлургическое качество стали. В производстве ОАО "Волга-бурмаш" используются материалы и технологии, закупленные по лицензии у фирмы "Дрессер" (США). Поэтому стали, из которых изготавливаются буровые шарошечные долота в ОАО "Волгабурмаш" и в США, являются аналогичными по марочному химическому составу. Однако показатели работоспособности российских долот заметно уступают американским. В связи с этим актуальным является сравнение металлургического качества российских и американских долотных сталей, выяснение его роли в обеспечении работоспособности буровых шарошечных долот.

Цельработы и основныезадачи исследований

Цель работы - выявление и устранение различий в металлургическом качестве современных долотных сталей российского и американского производства для повышения эффективности и надежности работы отечественных буровых шарошечных долот, их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

Для достижения поставленной цели в работе должны быть решены следующие задачи:

1. проведено комплексное исследование и сравнение металлургического качества сталей в буровых шарошечных долотах производства ОАО "Волгабурмаш" и ведущих американских фирм "Хьюз", "Смит", "Секьюрити" и "Варел";

2. проведен анализ химического состава сталей, среднего содержания легирующих элементов и примесей, а также однородности их распределения по металлу;

3. исследована макроскопическая структура сталей, распределение примесей и волокнистость строения как в деталях готовых долот, так и в исходном металле;

4. исследована микроскопическая структура долотных сталей, ее однородность и величина зерна, определено содержание и характер неметаллических включений, исследована микроструктура цементованного слоя;

5. исследована прокаливаемость долотных сталей;

6. исследованы механические свойства сталей;

7. обобщены результаты исследования металлургического качества и установлены способы выплавки долотных сталей;

8. разработаны рекомендации по производству отечественных долотных сталей с металлургическим качеством на уровне американских долотных сталей;

9. проведено внедрение разработанных рекомендаций для повышения металлургического качества отечественных долотных сталей.

Научная новизна результатов исследований

1. Впервые проведено комплексное исследование и сопоставление металлургического качества сталей в буровых шарошечных долотах отечественного и зарубежного производства.

2. Впервые уделено особое внимание стабильности, макро- и микронеоднородности состава, структуры и свойств долотных сталей - важнейшим критери-

ям их качества, играющим определяющую роль в обеспечении самого высокого уровня показателей работы долот.

3. Впервые найдены отличия в металлургическом качестве современных российских долотных сталей от американских:

- по химическому составу: нестабильность, большее содержание вредных примесей серы и фосфора, неоднородность распределения химических элементов в металле;

- по макроструктуре: наличие участков с крупными дендритами, зоны центральной сквозной пористости, более выраженная зональная ликвация;

- по микроструктуре: более грубое волокно, большая неоднородность по размеру зерна, микротвердости и распределению химических элементов, большая загрязненность неметаллическими включениями;

- по механическим свойствам: пониженные характеристики пластичности и вязкости.

4. Впервые проведено обобщение категорий "высокое качество" и "особо высокое качество" долотных сталей как по химическому составу и макроструктуре, так и по микроструктуре (баллу зерна, неметаллических включений, структурной полосчастости) и свойствам.

5. Впервые проведен анализ связи металлургического качества со способами выплавки современных долотных сталей.

Практическая значимость результатов исследований

1. На основе обобщения результатов комплексного исследования металлургического качества долотных сталей сделано заключение о том, что американские фирмы используют для изготовления долот сталь категории "особовы-сококачественная" как по химическому составу и макроструктуре, так и по микроструктуре и свойствам, в то время как отечественная долотная сталь относится к категории "высококачественная". Для достижения максимальной работоспособности отечественных буровых шарошечных долот необходимо изготавливать их из стали категории "особовысококачественная".

2. Разработаны рекомендации для производства отечественных долотных сталей с металлургическим качеством на уровне американских долотных сталей. На основе их переработаны ТУ 3-102-80 на поставку долотных сталей.

3. Разработанные рекомендации использованы при составлении Технического соглашения № 1125-2004 и Технических условий ТУ 14-550-51-2004 между ОАО "Волгабурмаш" и ОАО "Ижсталь" на поставку долотных сталей с повышенными требованиями к их металлургическому качеству.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы были представлены на следующих конференциях: Международная научно-техническая конференция "Высокие технологии в машиностроении" ( 19.11.2002 - 21.11.2002, г. Самара); УШ Международная научно-техническая конференция "Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков" (28 - 30 мая 2003, г. Пенза); Вторая Международная научно-техническая конференция "Металлдеформ-2004" (2830 июня 2004, г. Самара).

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных

работ.

Объем и структура диссертации

Работа состоит из введения, восьми разделов, включая литературный обзор, заключения с выводами, списка использованных источников из 151 наименования, трех приложений. Общий объем работы составляет 241 страницу машинописного текста, включающего 48 таблиц и 60 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении рассмотрена ситуация, сложившаяся в производстве буровых шарошечных долот в России; показана необходимость приближения технического уровня отечественных долот к уровню долот ведущих зарубежных фирм и актуальность темы диссертации по сравнительному исследованию металлургического качества отечественных и зарубежных долотных сталей.

В первой главе представлен литературный обзор современного состояния вопроса по металлургическому качеству стали, а также по долотным сталям и требованиям к их свойствам.

В подразделе о долотных сталях охарактеризованы условия эксплуатации шарошечных долот и вытекающие из них требования к долотным сталям. Описаны марки долотных сталей первого поколения (сороковые - пятидесятые годы прошлого века) и дальнейшая работа по совершенствованию их марочного состава и свойств в шестидесятых - семидесятых годах. Изложены достоинства долотных сталей электрошлакового и вакуумного-дугового переплавов (ЭШП и ВДП). Показано, что за счет особо высокого металлургического качества этих сталей показатели работы долот, изготовленных из них, значительно возрастают: на 24% по проходке и на 10% по механической скорости бурения для сталей ЭШП, на 12 - 43% по проходке и на 8 - 44% по скорости бурения для сталей ВДП. Приведен действующий с начала восьмидесятых годов в нашей стране перечень долотных сталей, в том числе сталей для лицензионного производства долот. Отмечается, что в условиях, когда отечественные и зарубежные шарошечные долота производятся из сталей, аналогичных по марочному составу, но показатели работоспособности отечественных долот заметно уступают зарубежным, актуальным является сравнительное исследование металлургического качества сталей в долотах отечественного и зарубежного производства.

Во второй главе изложен выбор долотных сталей и методик для исследования. Приводятся выбранные для исследования российские долотные стали, которые используются в ОАО "Волгабурмаш" для изготовления шарошек и лап долот, а также стали - аналоги, которые используются американскими долот-

ными фирмами. Марки этих сталей приведены в таблице 1, а их марочный состав - в таблицах 2 и 3.

Таблица 1 Российские и американские долотные стали

Сталь РФ Аналог в США Применение

14ХНЗМА АК1 9315 Н Штыревые шарошки

15НЗМА А1Б14815Н Фрезерованные шарошки и лапы долот 0 < 244,5 мм

19ХГНМА АШ 8720 Н Лапы долот 0 > 244,5 мм

Таблица 2 Марочный состав российских долотных сталей (%, масс.)

по ТУ 3-102-80

Марка стали С 81 Мп Сг № Мо Си Б р

не более

14ХНЗМА 0,120,16 0,200,35 0,400,70 1,051,35 3,003,50 0,100,15 0,30 0,030 0,020

15НЗМА 0,110,15 0,150,30 0,300,65 <0,30 3,203,80 0,200,30 0,30 0,030 0,020

19ХГНМА 0,17 -0,22 0,15 -0,30 0,600,95 0,350,65 0,35 -0,75 0,200,30 0,30 0,030 0,020

Таблица 3 Марочный состав сталей США (%, масс.) по спецификациям

для долотных сталей

Элемент 8720Н 9313Н

МИН. целевое макс. МИН. целевое макс.

С 0,18 0,20 0,22 0,11 0,13 0,15

Мп 0,75 0,85 0,90 0,65 0,70 0,75

Р - <0,015 0,025 - <0,010 0,015

Б - <0,010 0,015 - <0,005 0,015

81 0,20 0,25 0,30 0,20 0,23 0,26

№ 0,45 0,55 0,65 3,15 3,25 3,35

Сг 0,45 0,55 0,65 1,40 1,45 1,50

Мо 0,20 0,25 озо 0,10 0,12 0,14

Си - - 0,25 - - 0,25

Для проведения комплексного исследования металлургического качества долотных сталей использованы следующие оборудование и методы:

1. Анализ химического состава:

- атомно-эмиссионный спектрометр SA 2000 фирмы "Leco", 17 основных элементов в поверхностных пятнах диаметром 5 мм;

- установка вторичной ионной масс-спектрометрии PHI-6600 Sims System фирмы "Physical Electronics", содержание малых примесей;

- газоанализатор ТС 136 фирмы "Leco";

- микрорентгеноспектральный анализатор "Камебакс - 343 " фирмы "Саmесо" в пятнах диаметром 25 - 500 мкм;

- микрорентгеноспектральный анализатор - электронный микроскоп "Суперпроб- 733" фирмы "Jeol" в пятнах диаметром 10 - 500 мкм.

2. Макроанализ:

- метод поверхностного травления (снятия серных отпечатков);

- метод глубокого травления.

3. Микроанализ:

- металлографический микроскоп ММ-6 фирмы "Leitz" с увеличением 50 -1600 и приставкой для измерения микротвердости по Кнупу (НК);

- электронный микроскоп "Суперпроб-733" увеличение 20 - 360000;

- оптико-электронный комплекс анализа изображений "SIAMS 600";

- рентгеновский дифрактометр "ДРОН-3,0".

4. Прокаливаемость:

- метод торцевой закалки.

5. Механические свойства:

- разрывная машина Р100 (ств, Оо,2> 8>

- маятниковый копер "Satec" (KCU);

- твердомер Роквелла ТК-2М (HRC3).

В третьей главе представлены результаты исследования химического состава долотных сталей. Анализировалось содержание различных химических элементов в долотных сталях как в состоянии поставки, так и в конечных изделиях - шарошках и лапах буровых долот. Долотные стали в ОАО "Волгабур-маш" поставляются со следующих российских металлургических предприятий: ОАО "Ижсталь"; ОАО Металлургический завод "Электросталь"; ОАО "Осколь-ский электрометаллургический комбинат" (ОЭМК); ЗАО "Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь" (ВМЗ "КО").

В главе приведены результаты входного контроля по анализу содержания основных элементов марочного состава в 96 плавках сталей 14ХНЗМА,

15НЗМА и 19ХГНМА, поступивших в ОАО "Волгабурмаш" в 2003 году. Они свидетельствуют о нестабильности химического состава сталей. В 31 плавке содержание элементов выходит за пределы норм, представленных в таблице 2. При этом, например, содержание углерода в плавках стали 14ХНЗМА меняется от 0,11 до 0,17%, т.е. в полтора раза. Встречаются плавки, загрязненные серой и фосфором. В 8 плавках содержание примеси серы превышают 0,015% - верхний предел для стали особо высокого качества в России, а также верхний предел для долотных сталей США.

В работе проводился анализ химического состава стали в шарошках и лапах отечественных и зарубежных долот не только по основным элементам марочного состава, но и по примесям (А1, "" И, V, 2г) и микропримесям (Са, Ьа, Се, В, РЬ, 8е, Ог, К2). Это делалось с целью выявления возможного целенаправленного введения или, наоборот, удаления каких-то элементов с небольшим содержанием для улучшения металлургического качества стали в зарубежных долотах. Однако проведенный анализ показал, что по содержанию как основных легирующих элементов, так и примесей долотные стали российского и американского производства являются аналогичными.

Было изучено также распределение химических элементов по металлу. Для стали лап американских долот характерно более однородное распределение, чем в отечественном прокате, где относительный разброс содержания по всем элементам существенно больше (примерно в 2 - 3 раза).

В четвертой главе представлены результаты исследования макроскопической структуры долотных сталей. На рисунке 1 показаны серные отпечатки (метод поверхностного травления), на рисунке 2 - макроструктура при глубоком травлении. Поверхностное тонкое травление показало, что наиболее чистую и однородную по сере сталь используют фирмы "Смит" и "Секьюрити", а более загрязненную и неоднородную - "Варел" и ОАО "Волгабурмаш", причем сталь в долотах ОАО "Волгабурмаш" имеет выраженную зональную ликвацию. Глубокое травление подтвердило наличие незначительной ликвации в стали долот "Смит" и "Секьюрити" и большей ликвации в долотах "Варел" и ОАО

Рисунок 1 - Распределение серы в сечениях лап долот

Рисунок 2 - Макроструктура стали в сечениях лап долот при глубоком травлении

Рисунок 3 - Распределение микротвердости по Кнупу в цапфе долота различных фирм 1 - "Волгабурмаш"; 2 - "Варел"; 3 - "Смит"; 4 - "Секьюрити"

Рисунок 4 - Прокаливаемость образцов из лап долот

"Волгабурмаш". Только в стали долот ОАО "Волгабурмаш" отмечена центральная пористость 1 балла. Во всех долотах выявлена волокнистость макроструктуры. В стали лап долот ОАО "Волгабурмаш" обнаружены области с сохранившейся структурой литого металла (дендриты с длиной 8-15 мм). Для выявления происхождения дефектов макроструктуры стали лап долот ОАО "Волгабурмаш" - дендритной структуры и грубого волокна - проведено исследование макроструктуры проката отечественных производителей стали 19ХГНМА в состоянии поставки. Установлена особенность макроструктуры проката диаметром 110 мм ОАО ОЭМК ( г. Старый Оскол): наличие темного "креста", разграничивающего светлые участки с дендритной структурой (длина дендритов от 10 до 28 мм), а также наличие зоны центральной сквозной пористости. Макроструктура проката ОАО "Электросталь" и ЗАО ВМЗ "КО" г. Волгоград более однородная. Отечественная долотная сталь из-за таких показателей макроструктуры как центральная пористость ЦП < 2 балла и подусадочная ликвация ПЛ < 1 балл относится к категории "высококачественная сталь", в то время как американская долотная сталь - к категории "особовысококачествен-ная сталь".

В пятой главе представлены результаты исследования микроскопической структуры и неметаллических включений в долотных сталях. Для изучения микроструктуры стали в долотах и степени ее однородности (волокнистости) использованы три способа: измерение микротвердости, исследование локального химического состава и металлография. Найдено (см. рис. 3),что микротвердость по Кнупу НК изменяется периодически у сталей в лапах долот всех фирм в соответствии с их волокнистостью, но средняя разность в изменении микротвердости (скачки) существенно различаются: "Смит" - 90 НК; "Секьюрити" - 75 - 110 НК; "Варел" - 270 НК; ОАО "Волгабурмаш" - 220 -340 НК, т.е. сталь в долотах ОАО "Волгабурмаш" - самая неоднородная по микротвердости.

Локальный химический анализ по поперечному сечению волокон показал, что в стали долот ОАО "Волгабурмаш" наблюдается значительная разность

содержания элементов в пределах сечения волокон, особенно по углероду, мар- -ганцу и никелю. Получены данные по распределению элементов, которые свидетельствуют о дендритной и зональной неоднородности в стали. Аналогичная картина наблюдается в стали зарубежных долот, но с меньшей неоднородностью содержания элементов в сечении волокон. Кроме того, у этих долот менее грубая волокнистая структура стали, так как толщина волокон составляет: 215 — 320 мкм для ОАО "Волгабурмаш"; 200 - 300 мкм - "Секьюрити"; 200- 250 мкмк - "Варел"; 180 - 200 мкм -" Смит".

Металлографическое исследование показало, что сталь в долотах ОАО "Волгабурмаш" отличается существенно большей структурной неоднородностью от стали в долотах "Секьюрити". В частности, в пределах волокна размер зерна меняется от 7 до 11 балла для стали долот ОАО "Волгабурмаш" и только от 8 до 9 балла - для стали долот "Секьюрити".

Сравнительным металлографическим анализом установлено, что сталь долот ОАО "Волгабурмаш" наиболее сильно загрязнена неметаллическими включениями с суммарным баллом 6,5 (сульфиды, оксисульфиды - 2 - 3 балл; силикаты недеформированные - 1; оксиды точечные - 2; оксиды строчечные -0,5). Для импортных долот суммарный балл заметно меньше: "Секьюрити" - 5; "Варел" - 4,5; "Смит" - 3. При этом неметаллические включения в стали ОАО "Волгабурмаш" имеют неблагоприятную вытянутую форму, а в стали импортных долот - как правило, благоприятную глобулярную форму.

Исследовано распределение, морфология и сравнительное количество карбидной фазы в цементованном слое цапф лап долот "Сандвик", "Смит" и ОАО "Волгабурмаш". В структуре цементованного слоя долот "Сандвик" и "Смит" частицы цементита являются в основном мелкими, имеют благоприятную округлую форму и распределены на мартенситной основе довольно равномерно, цементитная сетка не выявлена. В цементованном слое долот ОАО "Волгабурмаш" есть частицы цементита с неблагоприятной формой грубых пластинчатых включений, что придает цементованному слою хрупкость, кроме

того на некоторых участках обнаружена хрупкая цементитная сетка, обнаружены также включения остаточного аустенита.

По данным рентгенофазового анализа цементованного слоя установлено, что в структуре цапфы долота ОАО "Волгабурмаш" имеется около 9 % остаточного аустенита, в то время как в цапфе долота фирмы "Секьюрити" - лишь следы его (1,2%), а в цапфе долота фирмы "Смит" аустенит остаточный отсутствует (0%).

Методом цементации установлен балл аустенитного (природного) зерна сталей типа 19ХГНМА различных производителей, вырезанных как из штанг, так и из долот. Показано, что зарубежная сталь из долот фирм "Сандвик", "Хьюз" отличается более мелким аустенитного зерном 6 балла, чем сталь из долот ОАО "Волгабурмаш" - 5 балл. Только долота фирмы "Варел" имеют более крупное зерно 4 балла.

В шестой главе представлены результаты исследования прокаливаемости долотных сталей. Проведена оценка закаливаемости стали 19ХГНМА и ее аналогов в зарубежных долотах. Проанализировано соответствие результатов измерения твердости после закалки цапф долот и стандартных образцов. Методом торцевой закалки исследована зависимость прокаливаемости от направления волокна в прокате стали 19ХГНМА различных производителей. Как правило, образцы с продольным волокном имеют большую прокаливаемость и твердость на больших расстояниях от закаливаемого торца, чем образцы с поперечным или наклонным волокном. Поэтому использовать стандартные образцы, изготовленные из кованых заготовок с продольным волокном, не вполне корректно для оценки реальной прокаливаемости стали в долоте. На рисунке 4 представлены результаты исследования прокаливаемости образцов, вырезанных из разных долот. Прокаливаемость и твердость сталей в лапах долот "Хьюз" и "Секьюрити" сравнима с отечественными сталями, а у фирмы "Сан-двик" заметно выше. Разброс твердости у стали долот "Секьюрити" по всей глубине минимален - 0,5 - 1,0 HRC, в то время как для оскольской стали этот разброс составляет 2,0 -4,0 HRC, а для волгоградской стали 1,5 - 2,0 HRC, что

еще раз подтверждает вывод о заметной структурной и химической неоднородности отечественного металла.

В седьмой главе представлены результаты исследования механических свойств долотных сталей. Изучена анизотропия механических свойств стали 19ХГНМА производства ОАО ОЭМК и ЗАО ВМЗ "КО" в состоянии поставки. Если изменение направления макроволокна от продольного к поперечному не сказывается на уровне прочностных характеристик (в пределах допуска 5%), то относительное сужение уменьшается на 20-30 %. Наибольшая анизотропность сталей выявляется по ударной вязкости КСи. По сравнению с продольным волокном в образцах с наклонным под 45° волокном КСи уменьшается на 10-25%, а в образцах с поперечным волокном - в 2 раза и более. У стали ЗАО ВМЗ "КО" анизотропия свойств выражена сильнее, чем у стали ОАО ОЭМК. Выполнен анализ уровня механических свойств стали 19ХГНМА в долотах ОАО "Волгабурмаш" и ее аналогов в зарубежных долотах. Отечественная сталь имеет средние показатели прочности но пониженные характеристики пластичности и вязкости.

Восьмая глава посвящена разработке рекомендаций для производства особовысококачественных долотных сталей на отечественных заводах. Из анализа и обобщения показателей качества сталей по химическому составу, макроструктуре, микроструктуре, прокаливаемости и механическим свойствам, а также из анализа способов выплавки сталей, сделано заключение, что американские долотные стали относятся к сталям особо высокого металлургического качества, а российские - к сталям высокого металлургического качества.

Для достижения максимальной работоспособности отечественных долот необходимо внедрять в производство долот стали категории "особовысококаче-ственные", в связи с чем в диссертации разработаны рекомендации по изменению ТУ 3-102-80 для производства долотных сталей особо высокого качества на отечественных металлургических заводах. Эти рекомендации прошли согласование с металлургическими заводами и охватывают как способы выплавки, разливки и прокатки, так и требования к различным свойствам сталей: химиче-

скому составу, механическим свойствам, прокаливаемости, макро- и микроструктуре.

Выплавка разрешена как в электропечах, так и мартеновских печах, но при обязательной обработке в ковше синтетическим шлаком, вакуумированием и продувкой аргоном, либо в электропечах с последующим электрошлаковым или вакуумно-дуговым переплавом. Такая выплавка должна обеспечить высокую чистоту и гомогенность стали, очистку от включений и газов. Разливка производится в изложнице или на машинах непрерывной разливки стали (МНРС). При разливке в изложницы масса слитка должна быть от двух до четырех тонн, чтобы обеспечить минимальную степень зональной ликвации. При разливке на МНРС поперечное сечение слитка должно обеспечить степень обжатия не менее 6, чтобы исключить наличие в макроструктуре проката остатков литой структуры - крупных дендритов. В химическом составе уменьшен с 0,030 до 0,015% верхний предел по содержанию серы; для обеспечения мелкозернистости пронормировано содержание остаточного алюминия в пределах 0,01 - 0,04%; для модифицирования сульфидов введена технологическая добавка кальция на 0,02% (расчет) для всех сталей; для увеличения стабильности химического состава сужен диапазон изменения содержания элементов. Чтобы избежать хрупкого разрушения долот, увеличить пластичность и вязкость сталей, в механических свойствах сталей введен верхний предел на временное сопротивление разрыву а нижний предел ударной вязкости

стали 19ХНГМА увеличен до значения KCU = 10 кгс м/см2. С этой же целью уменьшена величина прокаливаемости стали 14ХН3МА: на 6,5 мм с 39 - 45 до 38-42 HRCз. Для стали 19ХГНМА, чтобы обеспечить необходимую твердость в подцементационном слое и сердцевине цапфы лапы, наоборот, увеличены нормы прокаливаемости: на 6,5 мм с 33 - 42 до 36 - 42 HRCз, введено на 12 мм 26-31 HRС,, на 30 мм 20-30 вместо < 24 HRCз. Для сведения к минимуму дефектов макроструктуры категория "высококачественная " заменена на категорию "особовысококачественная". Для однородной структуры и хорошей обрабатываемости введено условие на микроструктуру поставляемых прутков

в термически обработанном состоянии: феррит + перлит с дисперностью пластинчатого перлита 1-4 балла. Требование на величину аустенитного зерна стали не крупнее номера 6 заменено на требование не крупнее номера 7, что необходимо для получения наследственно мелкозернистой стали. Ужесточены требования по содержанию неметаллических включений: средний балл 1,0 вместо 3,0, а максимальный - 2,0 вместо 4,0 по всем видам. Для обеспечения однородности стали и устранения разнополосчастости введено новое требование -на контроль полосчатости как для американских сталей

Разработанные рекомендации внедрены при составлении Технического соглашения № 1125-2004 и Технических условий ТУ 14-550-51-2004, заключенных с ОАО "Ижсталь" на поставку долотных сталей с повышенными требованиями к металлургическому качеству.

Выводы

1. Проведено комплексное исследование и сопоставление металлургического качества сталей в буровых шарошечных долотах российского и американского производства с целью выявления и устранения различий в металлургическом качестве долотных сталей, повышения эффективности и надежности работы отечественных долот, их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

2. При анализе химического состава сталей показано, что отечественные долот-ные стали отличаются большей нестабильностью химического состава (шире диапазон изменения содержания элементов) и менее жесткими требованиями по содержанию вредных примесей серы и фосфора, а также большей неоднородностью распределения химических элементов в металле.

3. При проведении макроанализа стали штампованных из проката лап отечественных долот обнаружены области с сохранившейся структурой литого металла (дендрита длиной 8-15 мм).Установлена особенность макроструктуры проката отечественной стали 19ХГНМА: наличие участков с крупными дендрита-ми и зоны центральной сквозной пористости. Показано, что отечественная

сталь также более загрязнена серой и имеет более выраженную зональную ликвацию.

4. При изучении микроструктуры стали в долотах найдено, что отечественная долотная сталь является самой неоднородной по микротвердости, распределению химических элементов и размеру зерна, обладает наиболее грубой волокнистой структурой по сравнению со сталью долот американских фирм.

5. Сравнительным металлографическим анализом установлено, что сталь отечественных долот наиболее сильно загрязнена неметаллическими включениями, которые имеют неблагоприятную вытянутую форму.

6. В цементованном слое отечественных долот обнаружены частицы цементита с неблагоприятной формой грубых пластинчатых включений, участки с хрупкой цементитной сеткой, включения остаточного аустенита.

7. При исследовании прокаливаемости показано, что у отечественной долотной стали наблюдается наибольший разброс твердости при удалении в глубь от поверхности, который также подтверждает вывод о заметной структурной и химической неоднородности отечественного металла.

8. При сравнении механических свойств стали 19ХГНМА с ее аналогами в зарубежных долотах найдено, что отечественная сталь имеет средние показатели прочности, но пониженные характеристики пластичности и вязкости.

9. Из анализа и обобщения показателей качества сталей по химическому составу, макроструктуре, содержанию неметаллических включений, микронеоднородности, механическим свойствам, а также данных сертификатов сделано заключение, что американские фирмы используют для долот сталь категории "особовысококачественная" как по химическому составу и макроструктуре, так и по микроструктуре (баллу зерна, неметаллических включений, структурной полосчатости) и свойствам , в то время как ОАО "Волгабурмаш" - сталь категории "высококачественная". Для достижения максимальной работоспособности долот ОАО "Волгабурмаш" необходимо внедрять в производство долот стали категории "особовысококачественная".

10. Разработаны рекомендации для производства долотных сталей особо высокого качества на отечественных металлургических заводах. Проведено согласование разработанных рекомендаций с заводами - изготовителями сталей. В итоге переработаны ТУ 3-102-2004 "Прутки горячекатаные из конструкционной легированной стали марок 14ХН3МА, 15Н3МА, 17Н3МА, 19ХГНМА", которые теперь гарантируют особо высокое металлургическое качество отечественных долотных сталей по химическому составу, макро- и микроструктуре и свойствам на уровне лучших зарубежных долотных сталей.

11. Разработанные в диссертации рекомендации использованы в качестве основы при составлении Технического соглашения № 1125 - 2004 между ОАО "Волгабурмаш" и ОАО "Ижсталь" и Технических условий ТУ 14-550-51-2004 на поставку долотных сталей с повышенными требованиями к их металлургическому качеству.

12. В целом в диссертации решена задача комплексного определения и разработки мер для устранения отличий в металлургическом качестве сталей буровых шарошечных долот отечественного и зарубежного производства, имеющая существенное значение для материаловедения в машиностроении.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах

1 Амосов А.П., Иванов А.И., Ищук А.Г., Морозова Е.А., Пугачева Т.М., Стрюков И.Б. Исследование макроскопической структуры долотных сталей // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 14, сер. техн. науки. 2002. С. 101-106.

2 Амосов А.П., Иванов А.И., Ищук А.Г., Морозова Е.А., Пугачева Т.М. О структуре и свойствах цементованных слоев при упрочняющей обработки в до-лотных сталях // Высокие технологии в машиностроении: Материалы между-нар. научно-техн. конф. (19.11.2002-21.11.2002). Самара: СамГТУ, 2002. С. 164-167.

3 Ищук А.Г. О металлургическом качестве долотных сталей // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: Сб. ст. по материа-

лам УШ Междунар. научно-техн. конф. (28-30 мая 2003 г.). Ч. II. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2003. С 42 - 44.

4 Ищук А.Г. Обеспечение металлургического качества долотных сталей // Сб. тр. междунар. научно-техн. конф. "Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин" (ноябрь 2003 г., Самара). Т 1. М: Машиностроение, 2003. С. 288-292.

5 Амосов А.П., Иванов А.И., Ищук А.Г., Морозова ЕА. Сравнение микроструктуры долотных сталей отечественного и зарубежного производства // Известия вузов. Черная металлургия. 2004. № 1. С. 50-53.

6 Ищук А.Г., Иванов А.И., Пугачева Т.М. О механических свойствах долотных сталей // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 20, сер. техн. нау-ки.2004. С. 90-94.

7 Черакаев А.Н., Амосов А.П., Ищук А.Г. О химическом составе сталей в буровых шарошечных долотах // Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования: Мат-лы 2-й Междунар. научно-техн. конф. "Металл-деформ-2004" (28 - 30 июня 2004, г. Самара). Секция 1. Самара: СГАУ, 2004.

С.41.

8 Амосов А.П., Ищук А.Г. О требованиях к свойствам долотных сталей // Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования: Мат-лы 2-й Междунар. научно-техн. конф. "Металлдеформ-2004" (28 - 30 июня 2004, г. Самара). Секция 2. Самара: СГАУ, 2004. С. 5.

9 Ищук А.Г., Елуферьева Л.Л., Черакаев А.Н. О химическом составе сталей в отечественных и зарубежных буровых шарошечных долотах // Вестник Самарского гос.техн. ун-та, вып. 24, сер. техн. науки. 2004. С. 89 - 102.

Заказ № Тираж 150 экз. Отпечатано на ризографе.

Самарский государственный технический университет. Отдел типографии и оперативной полиграфии. 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244.

05'. 01- O ó. 06

11 MAP 2005

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Металлургическое качество стали

1.2 Долотные стали и требования к их свойствам

2 Выбор долотных сталей и методик для исследования

2.1 Выбор и сопоставление долотных сталей

2.2 Выбор методик исследования и оборудования

3 Исследование химического состава долотных сталей

3.1 Анализ содержания основных элементов марочного состава в металле в состоянии поставки

3.2 Анализ химического состава стали в шарошках и лапах долот

3.3 Анализ стали лап долот на наличие элементов с малым содержанием (модифицирующих и микролегирующих, малых примесей)

3.4 Исследование зональной и дендритной химической неоднородности сталей в отечественном прокате и лапах зарубежных долот

4 Исследование макроскопической структуры долотных сталей

4.1 Макроанализ распределения примесей, волокнистого строения, дендритной и зональной ликвации в лапах долот

4.2 Макроструктура проката отечественных производителей в состоянии поставки

5 Исследование микроскопической структуры и неметаллических включений в долотных сталях

5.1 Оптическая и электронная металлография

5.2 Измерение микротвердости

5.3 Микрорентгеноспектральный анализ

5.4 Определение неметаллических включений

5.5 Микроструктура цементованного слоя

5.6 Определение количества остаточного аустенита

5.7 Определение величины аустенитного зерна 6 Исследование прокаливаемости долотнщх сталей

6.1 Оценка закаливаемости стали 19ХГНМА и зарубежных долотных сталей

6.2 Влияние направления макроволокна на прокаливаемость долотных сталей различных производителей 7. Исследование механических свойств долотных сталей

7.1 Исследование анизотропии механических свойств стали 19ХГНМА различных поставщиков

7.2 Анализ уровня механических свойств стали 19ХГНМА и зарубежных аналогов 8 Разработка рекомендаций для производства особовысококачественных долотных сталей на отечественных заводах

8.1 Металлургическое качество и способы выплавки долотных сталей

8.2 Рекомендации по изменению ТУ 3-102

8.3 Согласование рекомендаций с заводами-изготовителями

Добыча нефти и газа, также горнорудных ископаемых играет огромную роль в жизни нашей страны, обеспечивая в настоящее время наряду с внутренними потребностями наиболее значительную долю поступлений в бюджет от экспортных поставок. Буровые долота являются основным инструментом, с помощью которого ведется бурение скважин в нефтяной и газовой промышленности, на карьерах по добыче угля и руд черных и цветных металлов, а также в строительстве.

Буровые долота предназначены для разрушении горной породы и образования ствола скважины, и работают в крайне тяжелых условиях. От работоспособности долота зависят основные технико-экономические показатели проводки скважины. При бурении скважин широко применяются лопастные, шарошечные и алмазные долота [7, 8]. Сначала бурение велось только лопастными долотами, но в настоящее время наиболее распространены шарошечные долота. Ими осуществляется около 98% всего разведочного и эксплуатационного бурения у нас в стране. Шарошечные буровые долота представляют собой неразборную конструкцию, состоящую из сваренных между собой отдельных секций (лап), на цапфах которых смонтированы свободно вращающиеся на опорах конусообразные шарошки с породоразрушающи-ми фрезерованными зубьями или вставными твердосплавными зубками в соответствии с рисунком 1 (на рисунке долото показано в перевернутом снизу вверх виде) [9].

Первое работоспособное долото с двумя одноконусными шарошками с опорами на роликах качения было создано Г.Р. Хьюзом в 1909 году в США, и оно предопределило будущее роторного бурения [9]. В 1933 году Г.Р. Хьюзом было впервые изготовлено трехшарошечное долото, которое получило наибольшее распространение при бурении нефтяных скважин и явилось прототипом современных шарошечных долот. В СССР первые трехшарошечные долота были испытаны в 1933 - 1934 годах и показали свое значительное превосходство над лопастными долотами при разбуривании крепких пород [10]. Однако действительно широкое применение в нашей стране этот тип долот получил на рубеже сороковых - пятидесятых годов прошлого столетия [11]. г*

Зубки

Первая шарошка

Подпятник Малая втулка Шарик

Ролик

Уплотнитель-ное кольцо

Вторая шарошка

Замковый палец

Корпус

Ниппель

Третья шарошка

Лапа

Рисунок 1 - Трехшарошечное долото с твердосплавными зубками и деталями опоры

В 1939 году было принято решение Совета Народных Комиссаров СССР о строительстве в Куйбышеве завода по производству буровых шарошечных долот. Однако Великая Отечественная война отодвинула время реализации этого решения, и Куйбышевский долотный завод был введен в строй 24 мая 1948 года. Завод сразу же стал бурно развиваться в соответствии с ростом нефтегазодобывающей промышленности. Если в 1948 году было выпущено всего 1000 долот диаметром 243 мм с фрезерованным вооружением шарошек, то уже в 1956 году долот этого типоразмера было произведено 22000 штук [12]. В 1961 году выпущено 78000 долот , из них диаметром 243 мм —34%, диаметром 214 мм - 42% и диаметром 190 мм - 24%. Осваивались новые типы долот, рос объем их выпуска, увеличивались показатели средней проходки долота.

В 1978 году Совет Министров СССР принял решение о закупке в США завода по производству 100 тысяч низкооборотных буровых шарошечных долот в год и о размещении его на Куйбышевском долотном заводе. У фирмы "Дрессер" (США) была куплена лицензия на материалы, технологии и конструкции самых современных по тому времени шарошечных долот диаметром 190,5 - 295,3 мм. Поставку полного комплекта технологического оборудования из США, Италии, Германии, Англии, Бельгии, Швейцарии, Швеции, Дании, Франции и других стран осуществляла фирма "Дрессер". Лицензированный блок цехов был полностью запущен в производство в декабре 1982 года [12].

Уже в следующем, 1983 году проходка новых низкооборотных долот возросла в 2,54 раза. Прогрессивные материалы и технологии производства были перенесены и на производство высокооборотных долот, что позволило повысить показатели и их работы. В 1988 году Производственное объединение "Куйбышевбурмаш" выпустило более 360 тысяч штук 58 типоразмеров долот, в том числе более 100 тысяч штук низкооборотных. Значительно увеличились экспортные поставки, которые осуществлялись уже в 18 стран [12].

В 1994 году государственное предприятие ПО "Куйбышевбурмаш" было преобразовано в ОАО "Волгабурмаш". Пройдя все трудности вхождения в рыночные отношения, совпавшего по времени с глубоким кризисом в нефтегазодобывающем комплексе страны, ОАО "Волгабурмаш" сумело не только выжить, но и значительно укрепить свои позиции в России и дальнем зарубежье, увеличив экспорт по сравнению с 1994 годом. В настоящее время ОАО "Волгабурмаш" является основным производителем буровых шарошечных долот в России, обеспечивая более 80% всего объема разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ в стране, а также более 60% потребности в долотах при строительстве скважин для взрывного бурения на рудных карьерах и в строительстве [13]. Традиционными потребителями продукции ОАО "Волгабурмаш" являются страны ближнего и дальнего зарубежья. ОАО "Волгабурмаш" занимает достойное место среди ведущих мировых фирм, производящих буровые долота.

При открытой рыночной экономике ОАО "Волгабурмаш" вынуждено работать в условиях острой конкурентной борьбы с зарубежными производителями буровых долот, в первую очередь американскими, не только на внешнем, но и на внутреннем рынке. В этих условиях первостепенное значение приобретает качество буровых долот, их способность эффективно и надежно, без аварий работать при бурении. О работоспособности долот судят по таким показателям как проходка (метры), стойкость (часы) и механическая скорость бурения (м/ч). По этим показателям долота ОАО "Волгабурмаш" заметно уступают долотам ведущих американских фирм, выигрывая у них в цене. Например, средние показатели долот ОАО "Волгабурмаш" ниже показателей долот фирмы "Хьюз": по проходке на 27%, по стойкости - на 24% и по механической скорости — на 4% [13]. Для сохранения и укрепления позиций в конкурентной борьбе необходимо приближать технический уровень отечественных долот к уровню долот ведущих зарубежных фирм, так как практика показывает, что потребитель часто предпочитает более дорогие долота зарубежного производства, но при всесторонних гарантиях их качества и надежности.

В ОАО "Волгабурмаш" ведется постоянная и кропотливая работа по повышению технического уровня и освоению новых конструкций буровых долот, что позволило повысить среднюю проходку на долото с 26,2 м в 1965 году до 198 м в 1999 году , или более, чем в 7 раз [12]. В 1995 - 1997 годах была проведена большая ор-« ганизационная работа по Международной сертификации производства и качества продукции по условиям лицензирования и действующих стандартов № 7 Американского института нефти (American Petroleum Institute - API) системы качества Международной организации по стандартизации (ISO 09001-94). Были переработаны более 80 стандартов предприятия, пересмотрены технологические процессы, организационные структуры, положения о службах, проведено обучение всего персонала [12].

Большое внимание в ОАО "Волгабурмаш" уделяется научно-техническим разработкам. В качестве примера приведем только две диссертационные работы, защищенные в последние годы работниками ОАО "Волгабурмаш" Богомоловым P.M. и Морозовым JI.B. Разработаны и используются при создании новых конструкций долот принципы научно обоснованного выбора и проектирования новых видов вооружения шарошек, сочетающихся с выбором наиболее эффективных схем и габаритов опор лап и соответствующей схемы очистки забоя [14]. Внедрены методы компьютерного анализа напряженно-деформированного состояния деталей буровых долот, а также технология селективной компьютерной сборки долот [15].

Однако многолетние исследования показывают, что работоспособность и безотказность буровых долот определяется не только конструкцией, качеством изготовления деталей и сборки долот, но и качеством материалов, из которых изготовлены детали долота [11, 16-20]. Основным материалом в долоте являются стали, так как из них изготавливаются главные детали долота: шарошки, лапы и тела качения (ролики и шарики). Эти стали называются долотными. Исследованию качества долотных сталей и посвящена настоящая диссертационная работа.

Как уже отмечалось, в основном производстве ОАО "Волгабурмаш" используются материалы и технологии, закупленные по лицензии у фирмы "Дрессер" (США). Поэтому стали, из которых изготавливаются буровые шарошечные долота в ОАО "Волгабурмаш" и в США, являются аналогичными. Однако показатели работоспособности российских долот заметно уступают американским. В связи с этим актуальным является сравнение качества российских и американских долотных сталей, выяснение их роли в обеспечении работоспособности буровых шарошечных долот, в повышении технического уровня отечественных долот до уровня лучших зарубежных долот.

Качество стали характеризуется совокупностью свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства [21, 22], и в этом смысле оно равнозначно понятию металлургическое качество стали [23]. В настоящей работе исследуется и сравнивается металлургическое качество сталей в буровых шарошечных долотах производства ОАО "Волгабурмаш" и ведущих американских фирм "Хьюз", "Смит", "Секьюрити" и "Варел". Анализируется химический состав сталей, их макро- и микроструктура, прокаливаемость и механические свойства. Особое внимание уделяется стабильности, макро- и микронеоднородности состава, структуры и свойств сталей — важнейшим показателям их качества, играющим определяющую роль в обеспечении эффективной и надежной работы долота. Результаты настоящей диссертационной работы представлены в публикациях [1-6, 149-151].

Работа выполнена в ОАО "Волгабурмаш" и на кафедре "Материаловедение в машиностроении" Самарского государственного технического университета (Сам-ГТУ). Автор выражает благодарность за помощь в проведении исследований сотрудникам ОАО "Волгабурмаш" Елуферьевой JI.JI. и Черакаеву А.Н., сотрудникам СамГТУ Иванову А.И., Пугачевой Т.М., Морозовой Е.А., а также научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Амосову А.П. г

1 Литературный обзор

Заключение

Из приведенных в настоящей работе данных следует, что современные отечественные и зарубежные буровые шарошечные долота производятся из сталей, аналогичных по марочному химическому составу, но показатели работоспособности российских долот заметно уступают американским. В этих условиях актуальным является сравнительное исследование металлургического качества современных российских и американских долотных сталей. Такое исследование может раскрыть роль качества сталей в различии показателей работоспособности долот, помочь разработать меры по приближению технического уровня отечественных шарошечных долот к уровню долот ведущих зарубежных фирм, что является крайне важным для решения проблемы повышения качества и конкурентоспособности отечественных долот при открытой рыночной экономике, для увеличения их экспортных поставок.

В нашей стране развитию долотных сталей уделялось большое внимание в шестидесятых - семидесятых годах прошлого столетия. Сначала это развитие было направлено на совершенствование марочного химического состава сталей. Например, в долотных сталях первого поколения все более широко стало использоваться легирование малым количеством молибдена подобно тому, как это делалось американцами. Затем все большее внимание стало уделяться металлургическому качеству долотных сталей. Для стабилизации механических свойств сужался диапазон содержания углерода в стали. Разрабатывались и согласовывались с поставщиками стали допускаемые полосы прокаливаемости. Были установлены нормы на величину зерна, неметаллические включения и механические свойства после термообработки. Для повышения качества стали уменьшалось допустимое содержание вредных примесей серы и фосфора. В литературном обзоре было показано, как такие меры по улучшению качества стали сказывались на показателях работы долот.

Особенно ярко влияние металлургического качества стали на работоспособность и надежность буровых шарошечных долот было продемонстрировано на примере сталей электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов (ЭШП и ВДП). Такие стали обладали особо высоким качеством и значительно подняли показатели работы долот, изготовленных из них: на 24% по проходке и на 10% по механической скорости бурения стали ЭШП, на 12 - 43% по проходке и на 8 - 44% по скорости бурения стали ВДП. (Интересно отметить, что примерно такое увеличение показателей работы требуется для долот ОАО "Волгабурмаш", чтобы достичь показателей работы долот лучшей американской фирмы "Хьюз"). Поэтому перечень отечественных сталей для серийного изготовления шарошек и лап буровых долот в конце семидесятых годов (ТУ 3-93879) включал в себя только стали ЭШП.

Но в 1980 году были утверждены ТУ 3-102-80 на долотные стали для лицензионного производства на Куйбышевском долотном заводе (ныне ОАО "Волгабурмаш"), которые были аналогами сталей, используемых в США для производства буровых шарошечных долот. Эти стали не были сталями ЭШП. В ТУ 3-102-80 такие требования к металлургическому качеству как допустимые баллы неметаллических включений и дефектов макроструктуры были ослаблены по сравнению со сталями ЭШП. Правда, по содержанию вредных примесей (S < 0,015%; Р < 0,020%) советские долотные стали сначала имели нормы для сталей ЭШП и были чище аналогичных американских стандартных сталей, у которых по стандартам ASTM допускалось S и Р не более 0,040% для мартеновских сталей и не более. 0,025% для электросталей. Но, к сожалению, затем требования к чистоте советских долотных сталей по ТУ 3-102-80 стали понижаться: до 0,020% по предельному содержанию серы в 1987 году и до 0,030% - в 1991 году. В результате по содержанию вредных примесей наши долотные стали перешли из категории особовысококачественных сталей в категорию высококачественных сталей, а затем (в 1991 году) - даже в категорию качественных сталей. В таком виде ТУ 3-102-80 на долотные стали сохранились до настоящего времени, и поставка сталей в ОАО "Волгабурмаш" производится по ним.

Понижение качества отечественных долотных сталей в восьмидесятые годы объясняется следующими причинами. В этот период главным было выполнение плана по количеству долот, а не по их качеству. Заграничных конкурентов на рынке долот не было, да и самого рынка не было. Потребители долот брали все, что давали отечественные производители долот. Переход на менее качественные долотные стали упрощал металлургическим заводам их производство, давал меньше проблем и практически не сказывался на сбыте долот. Плохую роль сыграло также существовавшее тогда мнение: "Советские долотные стали неоправданно чистые по сравнению с американскими".

Ситуация коренным образом изменилась в начале девяностых годов, когда закончилось советское время закрытой плановой экономики, и началось время открытых рыночных отношений. В страну пришли конкуренты - ведущие в мире производители буровых шарошечных долот, знаменитые американские фирмы "Хьюз", "Смит", "Секьюрити", "Варел". Это время совпало с глубоким кризисом в нефтегазодобывающем комплексе страны. Спрос на буровые долота резко упал.

С этого времени основной производитель буровых шарошечных долот в России - ОАО "Волгабурмаш" - вынужден работать в условиях острой конкурентной борьбы с зарубежными производителями долот как на внутреннем, так и на внешнем рынке. В этих условиях первостепенное значение приобрело качество буровых долот, их способность эффективно и надежно работать при бурении. Так как стоимость долота составляет небольшую часть от стоимости бурения скважины, потребитель часто стал предпочитать более дорогие долота зарубежного производства, но при всесторонних гарантиях их качества и надежности.

ОАО "Волгабурмаш" было вынуждено вести постоянную и всестороннюю работу по приближению технического уровня отечественных долот к уровню долот ведущих зарубежных фирм. Создавались новые конструкции долот, совершенствовались технологии и качество изготовления деталей и сборки долот. Но приведенные выше результаты многолетних исследований показывают, что показатели работы долот зависят также в значительной степени и от качества стали, из которой изготавливаются детали долота. Поэтому в конце девяностых годов настало время вновь заняться металлургическим качеством долотных сталей, выявлением и разработкой мер по устранению различий в металлургическом качестве современных долотных сталей российского и американского производства. Этому и была посвящена настоящая диссертационная работа.

В ней было предпринято комплексное исследование таких основных показателей металлургического качества стали как химический состав, макро- и микроструктура, прокаливаемость, механические свойства. При этом особое внимание было уделено стабильности, макро- и микронеоднородности состава, структуры и свойств долотных сталей - важнейшим критериям их качества, играющим определяющую роль в обеспечении самого высокого уровня показателей работы долот. Анализ нормативно-технической документации и результатов исследования реального металлургического качества современных долотных сталей развеял миф о том, что советские долотные стали неоправданно чистые по сравнению с американскими. Оказывается, при рассмотрении требований к химическому составу американских долотных сталей необходимо ориентироваться не на требования к стандартным сталям ASTM 4815Н, 8720Н и 9315Н (стандарт ASTM А 304), а на спецификации к этому стандарту, по которым выпускаются долотные стали в США, и в которых содержатся более высокие требования к металлургическому качеству сталей, в частности, сужен диапазон содержания элементов, значительно снижено допустимое содержание серы: до 0,015% вместо 0,025%. Аналогичная картина наблюдается и по другим показателям металлургического качества долотных сталей. Проведенное в диссертации сравнительное исследование позволило установить и другое основное отличие российских долотных сталей - их большую химическую и структурную неоднородность. В работе также выполнен анализ связи металлургического качества со способами выплавки современных долотных сталей. На основе этого анализа и обобщения показателей качества сталей сделано заключение, что американские долотные стали относятся к сталям особо высокого металлургического качества, а российские - к сталям высокого металлургического качества. В итоге разработаны мероприятия по приближению металлургического качества российских долотных сталей к американским. Более подробно результаты диссертационной работы представлены в следующих выводах.

1. Проведено комплексное исследование и сопоставление металлургического качества сталей в буровых шарошечных долотах российского и американского производства с целью выявления и устранения различий в металлургическом качестве долотных сталей, повышения эффективности и надежности работы отечественных долот, их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

2. При анализе химического состава сталей показано, что отечественные долотные стали отличаются большей нестабильностью химического состава (шире диапазон изменения содержания элементов) и менее жесткими требованиями по содержанию вредных примесей серы и фосфора, а также большей неоднородностью распределения химических элементов в металле.

3. При проведении макроанализа стали штампованных из проката лап отечественных долот обнаружены области с сохранившейся структурой литого металла (дендриты длиной 8 -15 мм).Установлена особенность макроструктуры проката отечественной стали 19ХГНМА: наличие участков с крупными дендритами и зоны центральной сквозной пористости. Показано, что отечественная сталь также более загрязнена серой и имеет более выраженную зональную ликвацию.

4. При изучении микроструктуры стали в долотах найдено, что отечественная долотная сталь является самой неоднородной по микротвердости, распределению химических элементов и размеру зерна, обладает наиболее грубой волокнистой структурой по сравнению со сталью долот американских фирм.

5. Сравнительным металлографическим анализом установлено, что сталь отечественных долот наиболее сильно загрязнена неметаллическими включениями, которые имеют неблагоприятную вытянутую форму.

6. В цементованном слое отечественных долот обнаружены частицы цементита с неблагоприятной формой грубых пластинчатых включений, участки с хрупкой цементитной сеткой, включения остаточного аустенита.

7. При исследовании прокаливаемости показано, что у отечественной долотной стали наблюдается наибольший разброс твердости при удалении в глубь от поверхности, который также подтверждает вывод о заметной структурной и химической неоднородности отечественного металла.

8. При сравнении механических свойств стали 19ХГНМА с ее аналогами в зарубежных долотах найдено, что отечественная сталь имеет средние показатели прочности, но пониженные характеристики пластичности и вязкости.

9. Из анализа и обобщения показателей качества сталей по химическому составу, макроструктуре, содержанию неметаллических включений, микронеоднородности, механическим свойствам, а также данных сертификатов сделано заключение, что американские фирмы используют для долот сталь категории "особовысококачественная" как по химическому составу и макроструктуре, так и по микроструктуре (баллу зерна, неметаллических включений, структурной полосчатости) и свойствам , в то время как ОАО "Волгабурмаш" - сталь категории "высококачественная". Для достижения максимальной работоспособности долот ОАО "Волгабурмаш" необходимо внедрять в производство долот стали категории "особовысококачественная".

10. Разработаны рекомендации для производства долотных сталей особо высокого качества на отечественных металлургических заводах. Проведено согласование разработанных рекомендаций с заводами - изготовителями сталей. В итоге переработаны ТУ 3-102-2004 "Прутки горячекатаные из конструкционной легированной стали марок 14ХНЗМА, 15НЗМА, 17НЗМА, 19ХГНМА", которые теперь гарантируют особо высокое металлургическое качество отечественных долотных сталей по химическому составу, макро- и микроструктуре и свойствам на уровне лучших зарубежных долотных сталей.

11. Разработанные в диссертации рекомендации использованы в качестве основы при составлении Технического соглашения № 1125 - 2004 между ОАО "Волгабурмаш" и ОАО "Ижсталь" и Технических условий ТУ 14-550-51-2004 на поставку долотных сталей с повышенными требованиями к их металлургическому качеству.

12. В целом в диссертации решена задача комплексного определения и разработки мер для устранения отличий в металлургическом качестве сталей буровых шарошечных долот отечественного и зарубежного производства, имеющая существенное значение для материаловедения в машиностроении.

1. Амосов А.П., Иванов А.И., Ищук А.Г., Морозова Е.А., Пугачева Т.М., Стрюков И.Б. Исследование макроскопической структуры долотных сталей // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 14, сер. техн. науки. 2002. С. 101-106.

2. Ищук А.Г. О металлургическом качестве долотных сталей // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: Сб. ст. по материалам YIII Междунар. научно-техн. конф. (28-30 мая 2003 г.). Ч. II. Пенза: Приволжский Дом знаний, 2003. С 42 44.

3. Амосов А.П., Иванов А.И., Ищук А.Г., Морозова Е.А. Сравнение микроструктуры долотных сталей отечественного и зарубежного производства // Известия вузов. Черная металлургия. 2004. № 1. С. 50-53.

4. Ищук А.Г., Иванов А.И., Пугачева Т.М. О механических свойствах долотных сталей // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 20, сер. техн. науки.2004. С. 90-94.

5. Корнеев К.Е., Палий П.А. Буровые долота: Справочник. Изд. 2-е. М.: Недра, 1965.-496 с:

6. Палий П.А., Корнеев К.Е. Буровые долота: Справочник. Изд. 3-е. М.: Недра, 1971.-446 с.

7. Международный транслятор справочник "Шарошечные долота" / Под ред. В.Я Кершенбаума и А.В. Торгашова. (Международная инженерная энциклопедия. Серия "Нефтегазовая техника и технология"). М.: АНО "Технонефтегаз", 2000. - 248 с.

8. Федоров B.C. Долотья для бурения на нефть. Баку — Москва: Азгостоптех-издат, 1941.- 156 с.

9. Тер-Григорьян А.И. Долота для вращательного бурения. Баку Ленинград: Азгостоптехиздат, 1950.- 160 с.

10. Неупокоев В.Г. Вопросы теории и практики проектирования, производства и эксплуатации буровых шарошечных долот. Самара: СГАУ, 2000. — 376 с.

11. Богомолов P.M., Торгашов А.В. Сопоставительный анализ показателей работы буровых долот ОАО "Волгабурмаш" и долот американских фирм // Хим. и нефт. машиностроение, 1996, № 4. С. 26-30.

12. Богомолов P.M. Методы повышения эффективности разрушения горных пород при бурении скважин шарошечными долотами: Автореф. дис.докт. техн. наук. М: ОАО НПО "Буровая техника" ВНИИБТ, 2001. - 60 с.

13. Морозов JI.B. Повышение долговечности буровых долот на основе компьютерного анализа элементов конструкций и их сборки. Автореф. дис. канд.техн. наук. Самара: СамГТУ, 2003. 23 с.

14. Хачатуров С.С. Стали для зубчатых шарошек и лап буровых долот сплошного бурения // Породоразрушающий инструмент для бурения. М.: Гостоптехиздат, 1962, С. 98-120. (Тр. ВНИИБТ; Вып. 6).

15. Жидовцев Н.А., Сейфи Р.Н., Матвеев Г.И. Результаты испытания долот из стали электрошлакового переплава // Нефт. хоз-во, 1966, № 9. С. 15-18.

16. Хачатуров С.С., Евсеев П.П., Палий П.А. Повышение работоспособности шарошечных буровых долот путем применения сталей вакуумно-дугового переплава // Нефт. хоз-во, 1975, № 4. с. 15-17.

17. Долговечность буровых долот / В.Н. Виноградов и др. М.: Недра, 1977. —256 с.

18. Стойкость буровых долот / Под ред. К.Б. Кацова. Киев: Наукова Думка, 1979.-214 с.

19. Материаловедение и технология металлов /Т.П. Фетисов и др. М.: Высшая школа, 2002.-638 с.

20. Технология конструкционных материалов / A.M. Дальский и др. М.: Машиностроение, 2003. 512 с.

21. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. М: МИ-СИС, 1999.-408 с.

22. Сталь на рубеже столетий/ Под ред. Ю.С. Карабасова. М.: МИСИС, 2001.664 с.

23. Виноград М.И., Казичкина Г.М. Металлургический контроль качества // Металловедение и термическая обработка стали. Т.1. Под ред. Бернштейна М.Л., М.: Металлургия, 1983. С. 320-322 .

24. Гольдштейн Я.Е., Спиркина Г.В., Морозов A.M. Пути улучшения качества подшипниковых сталей // Инструментальные и подшипниковые стали. Отраслевой сб. № 2. М.: Металлургия, 1975. С. 81-86.

25. Инглиш А.Т., Бакофен У.А. Влияние технологии обработки металлов на их сопротивление разрушению // Разрушение (современные представления). Под ред. Г. Либовиц Т. 6. М.: Металлургия, 1976. С. 90-139.

26. Борнацкий И.И., Михнечив В.Ф., Ярин С.А. Производство стали. М.: Металлургия, 1991 400 с.

27. Металлография железа. Т. III. Кристаллизация и деформация сталей ( с атласом). Перев. с нем. /Под ред Ф.Н. Тавадзе. М: Металлургия, 1972. 236 с.

28. Карпов Л.П. Профилактика разрушений и новые технологии термообработки. М.: Машиностроение, 2003.-252 с.

29. Покровская Н.Г., Петраков А.Ф., Шалькевич А.Б. Современные высокопрочные конструкционные стали для изделий авиационной техники // МиТОМ, 2002, № 12. С. 23-26.

30. Калинина З.М. Дефекты легированных сталей. Свердловск: Металлургиз-дат, 1960. -248 с.

31. Машиностроительные материалы: Краткий справочник / В.М. Раскатов и др. М.: Машиностроение, 1980. 511 с.

32. Ежов А.А., Герасимова Л.П. Дефекты в металлах: Справочник атлас. М.: Русский Университет, 2002. - 360 с.

33. ГОСТ 10243-75. Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры.

34. ГОСТ 4543-71. Сталь легированная конструкционная. Марки и технические требования.

35. Романив О.Н. Определение сопротивления разрушению. // Металловедение и термическая обработка стали: Спр. / Под ред. М.А. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. 4-е изд. Т. 1 кн. 2. М: Металлургия, 1991. С. 324 350.

36. Финкель В.М. Физика разрушения. Рост трещин в твердых телах. М: Металлургия, 1970. - 376 с.

37. Голиков Н.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. М. Металлургия, 1977. 224 с.

38. Перспективы развития технологии черной металлургии (научные предпосылки)/ И.Н. Голиков и др. М.: Металлургия, 1973. 568 с.

39. Гуляев Б.Б. Строение, свойства и термическая обработка литой стали (слитки и отливки) // Металловедение и термическая обработка стали: Спр. Т.2. Под ред. M.J1. Бернштейна , А.Г. Рахштадта , М.: Металлургиздат, 1962. С. 818-850.

40. Гуляев Б.Б. Затвердевание и неоднородность стали. М.Металлургиздат, 1950.-227 с.

41. Доронин В.М. Строение, свойства и термическая обработка литой стали// Металловедение и теоретическая обработка стали: Спр. Т.З/ Под ред. M.JI. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. С. 6-28.

42. Григорович В.К. Рациональное расположение волокна в стальных изделиях// Металловедение и термическая обработка стали: Спр. Т.2. Под ред. M.JI. Бернштейна, А.Г. Рахштадта, М.: Металлургиздат, 1962. С. 951-960.

43. Ходочинскас С.А., Паварос А.Э. Влияние микроструктуры инструментальных сталей на износостойкость вырубных штампов// Стали для штампов и пресс-форм и их термическая обработка. М.: Московский дом НТП, 1975. С. 9-13.

44. Браун М.П. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Киев: Гос-техиздат УССР, 1962. 192 с.

45. Спектор А.Г., Зильбет Б.М., Киселева С.А. Структура и свойства подшипниковых сталей. М.: Металлургия, 1980. 264 с.

46. Гуляев А.П. Чистая сталь. М.: Металлургия, 1975. 184 с.

47. Штремель М.А. Проблемы металлургического качества стали (неметаллические включения)// МиТОМ, 1980, № 8. С. 2-6.

48. Включения и газы в сталях/ В.И. Явойский и др. М.: Металлургия, 1979.272 с.

49. Бережко Б.И., Куслицкий А.Б., Мизецкий B.JI. Влияние химического состава включений на некоторые свойства стали 20 // Металлургия. Сб. статей. Сер. 12. М: Судостроение, 1969. С.71.

50. Крылов В.П., Воробьева Н.И. Водородное охрупчивание стали с неметаллическими включениями // МиТОМ, 1973, № 5. С. 40-42.

51. Бруксбанск Д., Эндрюс К. Поля напряжения вокруг включений и их влияние на механические свойства (Перев. с англ. № 7 ЦНИИТЭЧМ.) Междунар. конф. "Чистая сталь", Балатонфюред, 1970. С. 190-196.

52. Норвуд Дж., Куминс Р. Влияние оксидных включений на качество шарико подшипниковой стали 1% С 1,5Сг. (Перев. с англ. № 6534 ЦНИИТЭЧМ.) Междунар. конф. БИСРА и института Чермет. Скарборо, 1968. С. 65-71.

53. Таран А.В., Зикеев В.Н., Гуляев А.П. Влияние степени чистоты конструкционных сталей на сопротивление хрупкому разрушению // Изв. АН СССР. Металлы. 1971, № 1, С. 119-122.

54. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Оборонгиз, 1963. 464 с.

55. Малиночка Я.Н., Ковальчук Г.З. Сульфиды в сталях и чугунах. М.: Металлургия, 1988. - 248 с.

56. Гудремон Э. Специальные стали. Т. I, II. Пер. с нем. М.: Металлургиздат, 1959.-1638 с.

57. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Инокулирование железоуглеродистых сплавов. М.: Металлургия, 1993. 416 с.

58. Лузгин В.П., Явойский В.И. Газы в стали и качество металла. М.: Металлургия, 1983. - 232 с.

59. Хонрбоген Е. Физическое металловедение сталей // Физическое металлове дение. /Под ред. Р.У. Кана , П. Хаазена Т. 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1987. С. 493-549.

60. Высокопрочные арматурные стали/ А.П. Гуляев и др. М.: Металлургия, 1966.- 138 с.

61. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металла. М.: Металлургия, 1985 216с.

62. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия, 1972. 208 с.

63. Воробьев Н.А., Пронин В.Т. Интерполяция влияния структуры на механические свойства сплава ВТЗ-1 // Проблемы прочности, 1973, № 11. С. 87-90.

64. Гергиев М.Н. и др. Влияние величины зерна на сопротивление стали разви тию трещины // МиТОМ, 1974, № 2. С. 44-45.

65. Новиков И.И., Портной В.К. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном. М.: Металлургии, 1981.- 168 с.

66. Номограмма для определения размера зерна// МиТОМ, 1975, № 4. С. 2 обложки.

67. Уманский Я.С., Финкелыптейн Б.Н., Блантер М.Е. Физические основы металловедения.

68. Меськин B.C. Основы легирования стали. М.: Металлургия, 1964.684 с.

69. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность: Руководство и справочное пособие. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1975. — 488 с.

70. Махутов М.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. М.: Машиностроение, 1973. — 210 с.

71. Качество машин: Справочник. В 2 т./ Суслов А.Г. и др. М.: Машиностроение, 1995.-686 с.

72. Материаловедение / Арзамасов Б.Н. и др. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 648 с.

73. Хачатуров С. С. Новая шарикоподшипниковая сталь для тел качения шарошечных буровых долот и колец подшипников турбобуров // Нефт. хоз-во, 1972, № 3. С. 7-10.

74. Хачатуров С.С., Акимова А.Ю. Стойкость буровых шарошечных долот с телами качения из стали вакуумно-дугового переплава//Нефт. хоз-во, 1974, № 10. С. 22-25.

75. Сорокин Г.М., Ефремов А.П, Афанасьев Н.Ф. Анализ цементуемых сталей, применяемых в производстве газонефтепромыслового и бурового оборудования // Тр. МИНХиГП, вып. 122. М.: Недра, 1978. С. 60-63.

76. Сорокин Г.М. и др. Исследование свойств сталей, применяемых в нефтяном машиностроении // Хим. и нефт. машиностроение, 1985, № Ю. С. 27-29.

77. Сорокин Г.М. и др. Конструкционная сталь для изготовления деталей буровых долот //Хим. и нефт. машиностроение, 1988, № 8. С. 28-29.

78. Цветков Ю.Н. и др. Увеличение долговечности опор буровых долот // Хим. и нефт. машиностроение, 1992, № 7. С. 10-12.

79. Сутырина В.А. Выбор марки стали и режима термообработки роликов буровых долот // Породоразрушающий инструмент для бурения. М.: Гостоптехиздат, 1962. С. 121-128. (Тр. ВНИИБТ; Вып. 6).

80. Совершенствование конструкций и технологии буровых шарошечных долот/Материалы совещания 14-16 июля 1971 г. Куйбышев: СКБ по долотам, 1972. — 188 с.

81. Конструкционные материалы в нефтяной и газовой промышленности. Гостоптехиздат, 1962. С. 112-124.

82. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Доценко В.А. Абразивное изнашивание бурильного инструмента. М.: Недра, 1980. — 207 с.

83. Долговечность шарошечных долот/ Жидовцев Н.А. и др. М.: Недра, 1992. —266 с.

84. Сейфи Р.Н. Исследование эффективности применения долот из стали электрошлакового переплава при бурении нефтяных и газовых скважин: Автореф. дис. канд. техн. наук. Куйбышев: КПТИ, 1969.-23 с.

85. Посташ С.А. Повышение надежности и работоспособности шарошечных долот. М.: Недра, 1982. 120 с.

86. Крылов К.А., Стрельцова О.А. Повышение долговечности и эффективности буровых долот. М.: Недра, 1983. 276 с.

87. Буровые долота, их конструкции и технологии производства //Труды ВНИИБТ, вып. XIII. М.: Недра, 1964. 176 с.

88. Симонов В.В., Выскребцов В.Г. Работа шарошечных долот и их совершенствование. М.: Недра, 1975. 238 с.

89. Новые типы долот и области их применения. Сер. Нефтепромысловое оборудование. М.: ЦНИИТЭ нефтегаз, 1964. 104 с.

90. Технологические особенности и назначение шарошечных долот, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин в США (Обзоры зарубежной литературы). Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ, 1974. 137 с.

91. Конструкции бурильных долот за рубежом (Обзор зарубежной литературы). Сер. Машины и нефтяное оборудование. М.: ВНИИОЭНГ, 1975. 97 с.

92. Богомолов P.M. Современное состояние и тенденции развития шарошечных долот. Научно-техн. обзор. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1973. 48 с. •

93. Богомолов P.M. Пути повышения качества буровых шарошечных долот и их эксплуатационных показателей. Научно-техн. обзор. ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1969.- 69 с.

94. Богомолов P.M., Ишук А.Г., Неупокоев В.Г. Проблемы освоения новых конструкций буровых долот в ОАО "Волгабурмаш" // Современные тенденции развития техники и технологии строительства нефтяных и газовых скважин. М.: Ас-соц. бур. подр., 1999. С. 59-64.

95. Ишук А.Г., Гавриленко М.В., Неупокоев В.Г., Богомолов P.M. ОАО "Волгабурмаш" на пороге нового века // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков, 2000, пилотный выпуск. С. 21-25.

96. Богомолов P.M., Ишук А.Г., Гавриленко М.В. Новые разработки ОАО "Волгабурмаш" // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков, 2000, № 1. С. 11-13.

97. Богомолов P.M. Об освоении новых конструкций буровых долот ОАО "Волгабурмаш" //Вестник Ассоциации буровых подрядчиков, 2001, № 1. С. 40-42.

98. Ищук А.Г., Иванов А.И., Амосов А.П., Богомолов P.M. Причины отказов буровых шарошечных долот // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 11, сер. техн. науки. 2001. С. 26-29.

99. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. М.: Выс-ша школа, 1974. 206 с.

100. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991. —319 с.

101. Ковалев А.П., Кантор В.И., Можаев А.Б. Экономическое обеспечение надежности машин. М.: Машиностроение, 1991. -240 с.

102. Фрактография, прокаливаемость и свойства сплавов / М.П. Браун и др. Киев: Наукова думка, 1966. — 312 с.

103. ТУ 3-938-79. Прутки горячекатанные из конструкционной легированной стали электрошлакового переплава марок 14ХНЗМА-Ш, 14Х2НЗМА-Ш, 16ХНЗMAUI, 18ХНЗМА-Ш, 15НЗМА-Ш, 17НЗМА-Ш.

104. ТУ 3-102-80. Прутки горячекатанные из конструкционной легированной стали марок 14ХНЗМА, 15НЗМА и 19ХГНМА.

105. Кацов К.Б. и др. Некоторые вопросы контактной выносливости долотных сталей // Нефт. хоз-во, 1969, № 3. С. 63-65.

106. Кацов Б.К. и др. Влияние электрошлакового переплава на физико-механические и антикоррозионные свойства долотных сталей // Бурение нефт. скважин, 1971, вып. 7. С. 148-152.

107. Латаш Ю.В., Медовар Б.И. Электрошлаковый переплав. М.: Металлургия, 1970.- 140 с.

108. Рафинирование стали синтетическими шлаками / Воинов С.Г. и др. М.: Металлургия, 2-е изд., 1970. — 463 с.

109. Технология производства стали в современных конверторных цехах/С.В. Колпаков и др. М.: Машиностроение, 1991. — 461 с.

110. Форрест П. Усталость металлов. М: Машиностроение, 1968. — 352 с.

111. Annual Book of ASTM Standards, Parts. 1978. 888 p.

112. ASTM Standard A 304-78 "Steel Parts, Alloy, Subject to End-Quench Harde-nability Requirements".

113. Manufacturing Processes and Materials for Engineers / Doyle L.E. et al. 5th edition. New Jersey: Prentice-Hall, Inc., 1964. 797 p.

114. Callister W.D. Materials Science and Engineering: An Introduction. 5th edition. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000. 871 p.

115. Международный транслятор современных сталей и сплавов. Т. 1./ Под ред. B.C. Кершенбаума (Серия "Международная инженерная энциклопедия"). М.: Центр "Наука и техника", 1992. 1103 с.

116. Марочник сталей и сплавов / Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2001. 672 с.

117. Бадовский H.А. Технический прогресс в совершенствовании долот для бурения скважин // Нефт. х-во, 1992, № 12. С. 38-41.

118. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. 6-е изд. М.: Металлургия, 1989. - 456 с.

119. Руководство к лабораторным работам по материаловедению / Под ред. И.И. Сидорина. М.: Высшая школа, 1967. -252 с.

120. Лившиц Б.Г. Металлография. М.: Металлургия, 1990.- 236 с.

121. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. М.: МИСИС, 1994. — 480 с.

122. Цифровая микроскопия: Материалы школы семинара. Ч. I. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 91 с.

123. Ткачев С.П., Ткачева Г.И. Рентгенографическое определение содержания остаточного аустенита в сталях // Физика прочности, пластичности металлов и сплавов: Межвуз. темат. сб. научн. трудов. Куйбышев, 1978. С. 99-102.

124. ГОСТ 5657-69. Метод испытания на прокаливаемость.

125. Малинкина Е.И., Ломакин В.Н. Прокаливаемость стали. М.: Машиностроение, 1969. —179 с.

126. Качанов Н.Н. Прокаливаемость стали. М.: Металлургия, 1978. — 191 с.

127. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

128. ГОСТ 1778-70. Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений.

129. Блантер М.Е. Металловедение и термическая обработка. М.: Машгиз, 1963.-223 с.

130. Пугачева Т.М. Исследование факторов, влияющих на прокаливаемость стали 19ХГНМА // Вестник Самарского гос. техн. ун-та, вып. 10, сер. техн. науки. 2000. С. 81-86.

131. ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая . Технические условия.

132. Поволоцкий Д.Я., Кудрин В.А., Вишкарев А.Ф. Внепечная обработка стали. М.: МИСИС. 1995. 256 с.

133. Внедрение порошковой проволоки в сталеплавильное производство / А.Ф. Каблуковский и др. // Международная конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 вЛ Т.З.М., 1994. С. 69-71.

134. Глишер В., Оберхаузер П. Ковшовая металлургия специальной стали для непрерывной отливки заготовок // Металлургический завод и технология, 1998, № 2. С. 24 27.

135. Соколов Г.А. Внепечное рафинирование стали. М.: Металлургия, 1977.206 с.

136. Медовар Б.И., Шукстульский Б.У., Литвинчук В.М. Внепечная обраотка стали за рубежом // Черная металлургия. № 7. 1985.С. 3-23.

137. Кудрин А.П., Парма В. Технология получения качественной стали. М.: Металлургия, 1984. - 232 с.

138. ГОСТ 5640-68. Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов и ленты.

139. Тихонов А.К. Разработка и освоение новых сплавов, технологии поверхностного упрочнения деталей легковых автомобилей при массовом производстве: Дис. в форме научн. докл.докт. техн. наук. М: ИМЕТ им. А.А. Байкова, 1995. — 53 с.

140. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургиздат, 1963.-272 с.

141. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. -456 с.

142. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука, 2003. —254 с.

143. Сагарадзе B.C. Повышение надежности цементуемых деталей. М.: Машиностроение, 1975. — 215 с.

144. Ищук А.Г., Елуферьева Л.Л., Черакаев А.Н. О химическом составе сталей в отечественных и зарубежных буровых шарошечных долотах // Вестник Самарского гос.техн. ун-та, вып. 24, сер. техн. науки. 2004. С. 89 102.