×
13.01.2017
217.015.7893

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ХРОМОМОЛИБДЕНОВОЙ СТАЛИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали и может быть использовано для упрочнения труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных. Для получения изделий с высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, содержащих сероводород в соответствии с международным стандартом API Spec 5CT/ISO 11961 и углекислый газ, и высоким уровнем прочностных свойств (предел текучести от 552 до 800 МПа), изделие подвергают термической обработке, включающей нагрев под аустенитизацию до температуры Ас+(50…80)°С с выдержкой не менее 30 минут, охлаждение в воде до температуры не более 100°С и нагрев под отпуск до температуры не более (Ac-15)°С с выдержкой не менее 30 минут. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали и может быть использовано, в частности, для упрочнения труб нефтяного сортамента, например, насосно-компрессорных и обсадных.

Известен способ термической обработки труб из малоуглеродистой хромомолибденовой стали для обеспечения коррозионной стойкости труб и соединительных деталей в средах, содержащих H2S и СО2, по схеме двойного цикла, включающего двойную закалку с отпуском:

- первый нагрев до Ас3-(Ас3+50)°С, охлаждение в воде, второй нагрев в межкритический интервал температур (Ac1-Ас3), охлаждение в воде и нагрев под отпуск до (550+Ac1)°C с последующим охлаждением на воздухе [пат. РФ №2096495, опубл. 20.11.1997];

- закалка при нагреве в аустенитную область температур выше Ас3 с выдержкой и последующим охлаждением водой, закалка при нагреве в ферритно-аустенитную область температур в интервале (Ac1+80)-(Ас3-30)°С с выдержкой и последующим охлаждением водой и высокий отпуск при температуре (500-Ас1)°С с выдержкой и последующим охлаждением на воздухе [пат. РФ №2148660, опубл. 10.05.2000];

- первая закалка (920-940)+10°С, вторая закалка 800-830°С и отпуск 600-620°С [Труды XVI Международной научно-технической конференции «ТРУБЫ-2008», г. Челябинск].

Недостатком способа является то, что он не позволяет получить высокий уровень прочностных свойств (предел текучести не более 570 МПа) и имеет низкую производительность процесса из-за проведения второго нагрева в межкритический интервал температур (Ac1-Ас3) ферритно-аустенитной области, что ведет к повышению себестоимости готовой продукции.

Также известна сталь, содержащая углерод 0,1-0,35 масс. %, хром 1,0-6,0 масс. % и молибден 0,4-1,0 масс. %, имеющая предел текучести предел текучести не менее 552 МПа и способ термической обработки по схеме: нормализация и двойной отпуск (пат. РФ №2368836, опубл. 27.09.2008).

Недостатком данного способа термической обработки является ограниченное применение в зависимости от содержания хрома в диапазоне 1,0-6,0 масс. %. В частности способ не применим для обработки труб нефтяного сортамента из хромомолибденовой стали с содержанием хрома до 2,0 масс. %, так как не позволяет обеспечить достаточный запас по прочностным свойствам и коррозионной стойкости. Кроме того, цикличность термической обработки, заключающаяся в проведении двойного отпуска, снижает производительность процесса в целом.

Наиболее близким по технической сущности является известный способ термической обработки изделий из комплексно-легированной стали (заявка №2013137543, дата подачи 09.08.2013 г, заявитель ОАО «СинТЗ»), включающий нагрев до температуры Ас3-(Ас3+50)°С, охлаждение водой в спрейере до температуры не более 280°С по длине трубы, и отпуск до температуры не более (Ac1-15)°С.

Недостатком способа является низкая стойкость изделия против коррозии при эксплуатации в средах, содержащих сероводород и углекислый газ в виду неполных структурных превращений при закалке. Кроме того, применительно к низкоуглеродистой стали низкая температура нагрева под закалку Ас3-(Ас3+50)°С и недостаточно полное охлаждение водой не позволяют обеспечить высокий уровень прочностных свойств.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали, в частности, труб для нефтяных скважин, обеспечивающего коррозионную стойкость в агрессивных средах, содержащих сероводород в соответствии с международным стандартом API Spec 5CT/ISO 11961 и углекислый газ, и высокий уровень прочностных свойств (предел текучести от 552 до 800 МПа).

Указанный результат достигается тем, что изделие, изготовленное из хромомолибденовой стали и подвергнутое термической обработке, включающей закалку и отпуск, нагревают под аустенитизацию до температуры Ас3+(5080)°С, выдерживают не менее 30 минут, охлаждают в воде до температуры не более 100°С и нагревают под отпуск до температуры не более (Ac1-15)°С с выдержкой не менее 30 минут.

Технический результат, обеспечиваемый за счет выбранных температурных и временных параметров термической обработки, определяется следующими факторами:

- нагрев под аустенитизацию до температуры Ас3+(50…80)°С применительно к низкоуглеродистой хромомолибденовой стали обеспечивает полное аустенитное превращение и начало охлаждения в воде с температуры не ниже, чем Ar3, что является необходимым условием достижения высокопрочного состояния, исключая образование ферритно-перлитной структуры, а формирование мелкодисперсной однородной микроструктуры - стойкости против сероводородного растрескивания. Кроме того, измельчение аустенитного зерна до размера не крупнее 8 балла, а следовательно, и размеров упрочняющей фазы - эффективный способ повышения сопротивления хрупкому разрушению, в том числе при отрицательных температурах эксплуатации изделия;

- температура конца охлаждения в воде установлена не более 100°С, что ниже температурной области мартенситного превращения, обеспечивает максимальную степень превращения переохлажденного аустенита. В случае завершения охлаждения при более высоких температурах, свыше 100 С, возможно выделение крупных карбидов по границам зерен, что снижает сопротивление металла межкристаллитному хрупкому разрушению;

- максимальная температура нагрева под отпуск ограничивается величиной (Ac1-15)°С, так как в условиях массового производства (поточной линии термической обработки) проведение отпуска в субкритическом интервале температур опасно, с точки зрения, гарантированного отсутствия перегрева стали выше, чем температура обратного фазового превращения Ас1;

- применительно к хромомолибденовой стали требуется проведение высокотемпературного отпуска с выдержкой не менее 30 минут для реализации таких процессов как релаксация структурных напряжений, гомогенизация химического состава, карбидные превращения с выделением специальных карбидов хрома и молибдена.

Предлагаемый и известный способы термической обработки были опробованы в условиях Синарского трубного завода при изготовлении труб размером 73,02×5,51 мм. Результаты промышленного изготовления труб в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.

Для применяемых хромомолибденовых составов стали термическая обработка труб проводилась в печах с шагающим подом с точностью ведения процесса ±5°С при следующих параметрах: температура нагрева под аустенитизацию 890°С, температура конца охлаждения в воде 50-80°С и отпуск 650-680°С с выдержкой 60 минут. Далее была проведена оценка механических свойств, включая ударную вязкость при температуре испытания минус 60°С и коррозионной стойкости в среде, содержащей сероводород согласно стандарту NACE ТМ0177 и углекислый газ с применением специализированной автоклавной установки, приближающей условия испытания к реальным эксплуатационным в нефтяных скважинах коррозионного фонда.

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки позволяет изготавливать изделия, в частности трубы, из низкоуглеродистой хромомолибденовой стали с получением высокого уровня прочностных свойств и ударной вязкости, а также в сравнении с прототипом обеспечить их коррозионную стойкость.

Способ термической обработки изделий из малоуглеродистой хромомолибденовой стали, включающий аустенитизацию, охлаждение в воде и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют нагрев под аустенитизацию до температуры Ас+(50-80)°C с выдержкой не менее 30 минут, охлаждение в воде осуществляют до температуры не более 100°C, а нагрев под отпуск ведут до температуры не более (Ac-15)°C с выдержкой не менее 30 минут.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
10.04.2013
№216.012.3386

Способ фосфатирования резьбы и уплотнительных конических расточек муфт и металлических предохранительных деталей труб нефтяного сортамента

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для фосфатирования резьбы и уплотнительных конических расточек муфт и металлических предохранительных деталей труб нефтяного сортамента, в частности насосно-компрессорных и обсадных труб. Способ включает операцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478733
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.07.2013
№216.012.5479

Секция теплоизолированной колонны

Изобретение относится к добыче нефти и газа и может быть использовано при строительстве колонн для нагнетания теплоносителя в пласт при добыче тяжелой нефти. Секция содержит внутреннюю трубу, выполненную с усилениями на концах, расположенные на ней центраторы, изоляцию и газопоглотители. Также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487228
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5c2f

Способ винтовой прошивки литой заготовки

Изобретение предназначено для повышения стойкости инструмента и качества внутренней поверхности прокатываемых труб из литой и непрерывно-литой заготовки в косовалковом прошивном стане. Способ включает подачу нагретой заготовки в рабочие валки, имеющие входной конус, пережим и выходной конус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489220
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5c30

Способ производства горячекатаных труб

Изобретение предназначено для повышения производительности трубопрокатных агрегатов, качества поверхности и точности бесшовных горячекатаных труб из непрерывно-литой, а также катаной заготовок, преимущественно на трубопрокатных агрегатах с автоматическими раскатными станами. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489221
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.66fa

Способ подготовки высокопрочных труб нефтяного сортамента с температурой 500-720°c после термообработки под нарезку резьбы

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве высокопрочных труб нефтяного сортамента в линиях термических отделений трубопрокатных цехов способом подготовки обсадных и насосно-компрессорных труб под нарезку резьбы с температурой 500-720°С после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492009
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.12.2013
№216.012.8978

Способ изготовления секции теплоизолированной колонны

Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано при изготовлении колонн для нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт. Способ включает коаксиальное размещение внутренней трубы с изоляцией, газопоглотителями и центраторами в наружной трубе. Наружная труба снабжена герметичным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500874
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.03.2014
№216.012.ab7d

Способ смазки внутренней поверхности гильзы-трубы

Изобретение предназначено для повышения качества внутренней поверхности трубы, увеличения стойкости оправок в трубопрокатном производстве и может быть использовано при продольной прокатке труб на оправке с технологическими смазками, нанесенными на внутреннюю поверхность трубы. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509616
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.07.2014
№216.012.e48c

Способ химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением. Способ включает травление труб и получение на поверхности труб защитного и смазывающего слоев путем обработки труб в смазке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524298
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.01.2015
№216.013.183d

Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб (варианты)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении бурильных труб из легированных марок стали с требованиями к работе удара сварного соединения. Для повышения уровня вязкопластических свойств, обеспечения эксплуатационной надежности металла в зоне сварного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537633
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.06.2015
№216.013.5319

Труба нефтяного сортамента хладостойкая

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным хладостойким сталям, используемым для изготовления труб нефтяного сортамента, в частности для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях макроклиматического холода при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552794
Дата охранного документа: 10.06.2015
Показаны записи 1-10 из 49.
10.04.2013
№216.012.3386

Способ фосфатирования резьбы и уплотнительных конических расточек муфт и металлических предохранительных деталей труб нефтяного сортамента

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для фосфатирования резьбы и уплотнительных конических расточек муфт и металлических предохранительных деталей труб нефтяного сортамента, в частности насосно-компрессорных и обсадных труб. Способ включает операцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478733
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.07.2013
№216.012.5479

Секция теплоизолированной колонны

Изобретение относится к добыче нефти и газа и может быть использовано при строительстве колонн для нагнетания теплоносителя в пласт при добыче тяжелой нефти. Секция содержит внутреннюю трубу, выполненную с усилениями на концах, расположенные на ней центраторы, изоляцию и газопоглотители. Также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487228
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5c2f

Способ винтовой прошивки литой заготовки

Изобретение предназначено для повышения стойкости инструмента и качества внутренней поверхности прокатываемых труб из литой и непрерывно-литой заготовки в косовалковом прошивном стане. Способ включает подачу нагретой заготовки в рабочие валки, имеющие входной конус, пережим и выходной конус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489220
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5c30

Способ производства горячекатаных труб

Изобретение предназначено для повышения производительности трубопрокатных агрегатов, качества поверхности и точности бесшовных горячекатаных труб из непрерывно-литой, а также катаной заготовок, преимущественно на трубопрокатных агрегатах с автоматическими раскатными станами. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489221
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.66fa

Способ подготовки высокопрочных труб нефтяного сортамента с температурой 500-720°c после термообработки под нарезку резьбы

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве высокопрочных труб нефтяного сортамента в линиях термических отделений трубопрокатных цехов способом подготовки обсадных и насосно-компрессорных труб под нарезку резьбы с температурой 500-720°С после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492009
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.12.2013
№216.012.8978

Способ изготовления секции теплоизолированной колонны

Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано при изготовлении колонн для нагнетания теплоносителя в нефтяной пласт. Способ включает коаксиальное размещение внутренней трубы с изоляцией, газопоглотителями и центраторами в наружной трубе. Наружная труба снабжена герметичным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500874
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.03.2014
№216.012.ab7d

Способ смазки внутренней поверхности гильзы-трубы

Изобретение предназначено для повышения качества внутренней поверхности трубы, увеличения стойкости оправок в трубопрокатном производстве и может быть использовано при продольной прокатке труб на оправке с технологическими смазками, нанесенными на внутреннюю поверхность трубы. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509616
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.07.2014
№216.012.e48c

Способ химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением. Способ включает травление труб и получение на поверхности труб защитного и смазывающего слоев путем обработки труб в смазке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524298
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.01.2015
№216.013.183d

Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб (варианты)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении бурильных труб из легированных марок стали с требованиями к работе удара сварного соединения. Для повышения уровня вязкопластических свойств, обеспечения эксплуатационной надежности металла в зоне сварного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537633
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.06.2015
№216.013.5319

Труба нефтяного сортамента хладостойкая

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным хладостойким сталям, используемым для изготовления труб нефтяного сортамента, в частности для добычи нефти и газа, которые могут эксплуатироваться как в обычных условиях, так и в условиях макроклиматического холода при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552794
Дата охранного документа: 10.06.2015
+ добавить свой РИД