Способ термической обработки утяжеленных бурильных труб

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, включающий поверхностную закалку и отпуск средней части трубы, . объемную закалку концов трубы после периодического индукционного нагрева до 840-930 С и высокий отпуск при 570630°С , отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости трубы, поверхностную закалку и отпуск средней части проводят после объемной закалки и высокого отпуска концов трубы. . СЛ

()SU() 11 42 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 21 D 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3580283/22-02 (22) 14.04.83 (46) 30.06.85. Бюл. и - 24 (72) В.А.Буканин, И.И.Дедюля, Б.II ° Íàäåæêèí, Л.П.Неструев, П.А.Простяков и С.А.Яицков (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 621.785.79(088.8) (56) Бодажков В.А. Индукционный нагрев труб. Л.; Машиностроение, 1969.

Авторское свидетельство СССР

II) 473753, кл. С 21 D 1/10, 1975.

Буканин В.А. и др. Нагрев утяжеленных бурильных пансурованных труб под термообработку. — Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия", 1979, вып. 8(204).

Авторское свидетельство СССР

Ф 850688, кл. С 21 D 1/12, 1981. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, включающий поверхностную закалку и отпуск средней части трубы, . объемную закалку концов трубы после периодического индукционного нагрева до о

840-930 С и высокий отпуск при 570630 С, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости трубы, поверхностную закалку и отпуск средней части проводят после объемной закалки и высокого отпуска концов трубы.

11642

Изобретение относится к металлур-. гии и может быть использовано при термической обработке утяжеленных бурильных труб, Цель изобретения — повышение изно- 5 состойкости трубы.

На фиг. 1-3 показана схема осуществления способа.

На фиг. 1 показан принцип возникновения переходной зоны в случае 10 проведения объемной термообработки концов утяжеленных бурильных труб после поверхностной термообработки.

Область существования внутренних источников тепла 1, возникающих в ме- 15 талле под воздействием эйектромагнитного поля периодического индукционного нагревателя 2, накладывается на зону проведенной предварительной поверхностной термической обра- 20 ботки 3. Образуется переходная зона шириной 31, равной 50-150 мм, в которой повеохность трубы нагревается на глубину Е, близкую глубине проникнов ния электромагнитного по- 25 ля в металл. За 20-40 мин, в течение которых конец трубы находятся в периодическом нагревателе, металл о прогреется до 840-930 С в объеме зоны 4 за счет теплопроводности. Шири- 30 на переходной зоны при этом возрастает до значения, равного 200250 мм. На всем протяжении зоны сталь, ранее термообработанная на глубину,,равную 5-7мм,оказывает-:. ся разупрочненной. В связи с тем, что температура трубы в переходной зоне ширины 6 достигает значений, при которых происходят обратные структурные преобразования, мелкоигольчатый мартенсит, образовавшийся в процессе поверхностной закалки в слое глубиной разлагается в перлито-ферритную структуру, характерную для нетермообработанного металла. 45

Таким образом, при осуществлении термической обработки утяжеленных бурильных труб по известному. способу не достигается повышения износостойкости всей боковой поверхности 50 утяжеленных бурильных труб с объемной термообработкой концов. В процессе эксплуатации, утяжеленные бурильные трубы выбраковываются при местном износе боковой поверхности на глуби- 55 ну, превышающую 3 мм. : аличиe у трубы 2 переходных зон m--;;;ðèíîé, твердость поверхности ко; рых близка к

81 2 твердости нетермообработанного исходного материала, сводит на нет результаты поверхностной термообработки средней части трубы в целом. Ресурс работы трубы после проведения термической обработки таким способом не увеличивается °

Фиг. 2 поясняет отсутствие переходной зоны при проведении поверхностной термообработки средней части трубы после объемного термоупрочнения концов. На фиг. 3 показан участок переходной зоны и точки, в которых проводился замер твердости поверхности, линия А — стыковка объемно термообработанного конца трубы с поверхностно закаленной средней частью (конец трубы слева).

В таблице даны результаты замеров твердости в точках, по двум способам термообработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример. Труба с помощью механизма перемещения подается поочередно каждым своим концом в периодичес" кий индукционный нагреватель, где о происходит нагрев конца до 840-930 С о

J закалка и отпуск .при 570-630 С. Затем механизм перемещает среднюю часть трубы через закалочный индуктор, совмещенный со спреером — происходит нагрев поверхности средней части трубы на глубину 5-7 мм до о

890-930 С с последующим интенсивным охлаждением. После этого .проводится отпуск .средней части трубы.

ПРедлагаемым способом при объемном упрочнении концов труб для нарезки в этих зонах получают резьбу, равнопрочную по всей длине боковой поверхности, что обусловливает значительное повышение износостойкости изделия в целом. Проведение поверхностной закалки средней части трубы после операций объемной закалки и отпуска концов исключает появление переходной зоны с пониженным значением твердости (см. фиг. 2) . Глубина проникновения электромагнитного поля закалочного индуктора 1, совмещенного со спреером, равная величине г, составляет 5-7 мм. Время нагрева любой точки поверхностного слоя металла 2 составляет 4-6 с, после чего данная точка интенсивно охлаждается. Величина 1 для закалочного индуктора составляет 3-5 мм.

164281 при непрерывном вращении и перемещении трубы до тех пор, пока не будет охлаждена зона шириной, равной

3-5 мм. Таким образом, эта узкая полоса получит необходимую твердость при полном соблюдении технологии поверхностной закалки.

Экономический эффект от внедрения этого способа составляет 305509 тыс.

Твердость по шкале НВ

Точки

Объемная закалка концов трубы с последующей поверхностной закалкой средней части (предлагаемый способ).

315

303

310

315

312

300

307

308

380

310

520

315

525

210

528

225

530

220

525

230

538

250 з 1

Расширение этой эоны за счет теплопроводности не происходит ввиду очень высоких скоростей, нагрева и охлаждения. После того, как зона поверхностной закалки 2 войдет в соприкосновение с зоной объемной термообработки 3 конца трубы, закалочный индуктор 1 отключается. Нагрев под поверхностную закалку окончен.

Однако спреер продолжает работать

Поверхностная закалка средней части трубы с последующей объемной закалкой концов (известный способ) 1164281

Составитель А.Кулемнн

Редактор M.Íåäoëóæåíêî Техред.А.Бабинец Корректор И.Эрдейи

Заказ 4156/24 Тираж 553 Подписное

ВНИИ!-;1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4