Способ термической обработки бурильной трубы

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам упрочнения бурового оборудования, и может быть использовано при упрочнении бурильных труб. Сущность способа заключается в том, что при закалке наружной поверхности отдельного участка бурильной трубы непрерывно и последовательно проводят нагрев участков длиной не менее 0,5 диаметра трубы, непосредственно примыкающих к закаливаемому участку. Такая обработка обеспечивает кратковременный отпуск концов закаливаемого участка и, как следствие этого повышает предел выносливости бурильной трубы. 1 ил., 1 табл.

C0IO3 C;Of3f- ГСКИХ

СОЦИАЛ ИС ГИч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (зн5 С 21 Р 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.».й.

И

С:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690107/02 (22) 18.04.89 (46) 15.08.92. Бюл. N 30 (71) Специальное конструкторское бюро Научно-производственного обьединения "Геотехника" (72} B.Ä. Тютюнов, Л,А. Лачинян, А,Л. Степин и Г,А. Островский (56) Кидин И,И, Термическая обработка стали при индукционном нагреве . — М.: Металлургия, 1950, с, 181,190, Лачинян Л.А.. Угаров С.А. Конструирование, расчет и эксплуатация бурильных геологоразведочных труб и их соединений.—

M. Недра, 1975, с, 198,199. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ

Изобретение относится к технологии упрочнения бурового оборудования, преимущественно геолого-разведочного. и может быть использовано при упрочнеяии бурильных труб, Известен способ термической обработки, заключающийся в местной поверхностной закалке стальных деталей на высокую твердость на участке наибольшего износа, Указанный способ предназначен для повышения износостойкости, Однако местная закалка приводит к снижению предела выносливости из-за возникновения.у конца закаленной зоны остаточных растягивающих напряжений, Наиболее близким из известных к пред- ложенному является способ термической обработки бурильной трубы, включающий поверхностную закалку ее центральной части путем непрерывно-последовательного. SU„„17547 1 А1

2 (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к способам упрочнения бурового оборудования, и может быть использовано при упрочнении бурильных труб.

Сущность способа заключается в том, что, при закалке наружной поверхности отдельного участка бурильной трубы непрерывно и последовательно проводят нагрев участков длиной не менее 0,5 диаметра трубы, непосредственно прймыкающих к закаливаемому участку. Такая обработка обеспечивает кратковременный отпуск концов закаливаемого участка и, как следствие этого, повышает предел выносливостй бурильной трубы, 1 ил„1 табл. нагрева"и спрейерного охлаждения с образованием по краям закаленной поверхности д незакаленных участков, Недостатком известного способа явля- л ется наличие опасных растягивающих напряжений на участке, примыкающем к краю закаленной зоны, что способствует снижению предела выносливости. — <, Цель изобретения — повышение предела выносливости.

Указанная цель достигается тем, что B способе термической обработки бурильной трубы, включающем поверхностную закалку ее центральной части путем непрерывно-последовательного:нагрева и спрейерного охлаждения с образованием по краям закаленной поверхности незакаленных участков, проводят непрерывно-последовательный нагрев непосредственно примыкающих к закаливаемой центральной части незака1754791 ливаемых участков длиной не менее 0,5 диаметра трубы, На чертеже представлена бурильная труба, обрабатываемая описываемым способом термической обработки.

Бурильная труба 1 включает центральную часть, подвергаемую поверхностной закалке путем нейрерывно-последовательного нагрева и сп рейерного охлаждения,.По краям закаленной поверхности 2 образуются незакаленные участки 3, 4, которые нагревают на длине не менее 0,5 диамегра трубы 1.

Согласно способу, бурильную трубу 1, изготовленную иэ стали 36Г2С, длиной 4500 мм, дйаметром 70 мм и толщиной 5 мм нагревают в горизонтальном положении с помощью лампового генератора частотой 6, кГц и мощностью 60кВт. На расстоянии 200 мм начинают непрерывно-последовательный нагрев незакаленного участка 3 без охлаждения на протяжении 70, мм, что составляет длину, равную диаметру трубы.

Те. ература на наружной поверхности составляег 450 — 750 С„а на внутренйей — соответственно 300 — 600 С. При дальнейщем движении трубы 1 температуру поднимают до Е50 -9000С, включают Охлаждение и начинают закалку центральной части на глубину

2 мм. После включения охлаждения поверхность незакаленного участка 3 защищают от попадания воды водяным экраном, струи которого направлены против струй закалочного спрейера. В дальнейшем при движении трубы 1 и окончании закалки в закаленной зоне 5, граничной с незакаливаемым участком 3, этим же водяным экраном защищают зону 5 от попадания s нее воды, При этом за счет тепла от участка 3 зона 5 одновременно прогревается до 400 С и происходит ее кратковременный отпуск.

В конце закаленной поверхности 2 ° составляющей 3950 мм, охлажденйе выключают и непрерывно-последовательно нагревают внешнюю поверхность незакаливаемого участка 4 до 450 — 750 С. За счет тепла от участка 4 прогревается грайичная с ним незакаливаемая зона 6 и происходит ее кратковременный отпуск.

Кратковременный отпуск участков 5 и 6 способствует существенному снятию остаточных напряжений, а высокий нагрев участков 3 и 4 без подачи на них охлаждающей среды также способствует снятию в них растягивающих напряжений за счет понижения предела текучести.

Таким образом, имеет место двойное влияние на снижеййе растягивающ*йх наи ряжений на участках 3 и 4 как за счет высокого нагрева, так и отпуска мартенсита прилегающих зон 5 и 6, которые за счет обьемных изменений могут вызывать растя5 гивающие напряжения на границе. Непрерывно-последовательный характер нагрева обеспечивает предохранение от образования трещин в граничных участках и зонах, так как создает условия дпя благоприятного

10 распределения временных напряжений в процессе закалки при наличии накопленного тепла..

Исследование обработанной описанным способом трубы показало отсутствие

15 растягивающих остаточных напряжений со значениями, большими 1-2 кг/мм, что существенно меньше, чем в трубе, обработанной известным способом..

Длина незакаленных участков 3 и 4 со20 ставляет не менее 0,5 диаметра трубы 1, Выбор такай длины обусловлен тем, что с изменением диаметра трубы изменяется и обьем металла, поэтому для того, чтобы создать заданный запас тепла в граничя)пм

25 участке для проведения отпуска, нужно с увеличением диаметра трубы увеличить длину нагреваемого участка, В таблице приведены результаты исследования зависимости длины подогреваемо30 ro участка от предельного знакопеременного изгибающего момента, характеризующего предел выносливости бурильной трубы 70 мм на границе закаленной зоны и незакаленных участков.

35 Как следует из таблицы, минимальная длина незакаливаемого участка подогрева, при которой предельный момент соответствует поставленной цели, составляет 35 мм, т.е. 0,5 от диаметра трубы.

40 Дальнейшее увеличение ее не влияет на предел выносливости.

Формула изобретения

45 Способ термической обработки бурильной трубы, включающий поверхностную закалку ее центральной части путем непрерывно-последовательного нагрева и спрейерного охлаждения с образованием

50 по краям закаленной поверхности незакаленныхучастков,отличающийся тем, что, с целью повышения предела выносливости, проводят непрерывно-последовательный нагрев непосредственно

55 прилегающих к закаливаемой центральной части незакаливаемых участков длиной не менее 0,5 диаметра трубы, 1754791

Составитель В.Черногрицкий

Редактор А.Миковская - .:Гехред М,Моргентал Корректор А.Осауленко „

Заказ 2870 Тираж, . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101