Способ термической обработки труб

 

Назначение: повышение коррозионной стойкости труб нефтяного сортамента из малоуглеродистой стали, эксплуатируемых в средах, содержащих помимо сероводорода СО₂. Сущность изобретения: в способе термической обработки труб, включающем охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев осуществляют до температуры 760-790^oС, охлаждают в воде до цеховой температуры, осуществляют дополнительный нагрев до температуры 690-720^oС, затем охлаждают на воздухе. После конца прокатки осуществляют промежуточный нагрев до Ас₃ + (20-50)^oС и охлаждение на воздухе.

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при изготовлении труб нефтяного сортамента из малоуглеродистой стали.

Известен способ термической обработки изделий из малоуглеродистых марганцовистых сталей, заключающийся в том, что изделие с прокатного нагрева охлаждают по выходу из последней клети стана с температур 830-870 С путем воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 с с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки (патент РФ N 2007470, кл. С 21 D 1/02, 1994). Способ используют при термической обработке труб нефтяного сортамента для обеспечения требуемых механических свойств.

Недостаток данного способа заключается в том, что трубы, термически обработанные по этому способу, обладают низкой стойкостью к сульфидному растрескиванию, в связи с чем их нельзя применять при эксплуатации в месторождениях даже с умеренным содержанием сероводорода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является известный способ термической обработки труб из малоуглеродистых марганцовистых сталей, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760-790^oС с охлаждением в воде до цеховой температуры и дополнительный нагрев до 670-700^oС с охлаждением на воздухе (патент РФ N 2048542, кл. С 21 D 8/10, 1995). Данный способ заметно повышает стойкость труб к сульфидному растрескиванию под напряжением в средах, содержащих природный и бактериальный сероводород.

Однако, как показала практика, трубы из малоуглеродистой стали после обработки по этому способу не могут использоваться в средах, содержащих помимо сероводорода и СО₂. Кроме того, в связи с сильной зависимостью структуры и свойств труб от параметров горячей деформации (температуры и степени конечной деформации) возникают ограничения по сортаменту труб, например, при диаметре выше 114 мм и толщине стенки выше 7 мм, когда степень конечной деформации составляет менее 10% Задачей изобретения является разработка способа термической обработки труб нефтяного сортамента, который расширяет сортамент используемых труб и обеспечивает дальнейшее повышение их стойкости к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих помимо сероводорода и СО₂, что ведет к возрастанию эксплуатационной надежности этих труб.

Поставленная задача решается тем, что в способе термической обработки труб, включающем охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760-790^oС с охлаждением в воде и дополнительный нагрев до 690-720^oС с охлаждением на воздухе, осуществляют после горячей деформации с целью перекристаллизации промежуточный нагрев до температуры т.Ас₃ + (20-50^oС) и последующее охлаждение на воздухе.

Осуществление в способе после горячей деформации перекристаллизации при температуре т. Ас₃ + (20-50^oС) приводит к измельчению аустенитного зерна и снижению удельной концентрации вредных примесей (фосфора, сурьмы) на границах зерен. Это приводит после окончательной термической обработки к повышению значения ударной вязкости и стойкости к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО₂. Повышение температуры нагрева сверх т. Ас₃ + (20-50^oС) приводит к увеличению размеров исходного аустенитного зерна, что снижает стойкость стали к коррозионному растрескиванию. При нагреве ниже температуры т. Ас₃ не происходит полная перекристаллизация и не достигается требуемый эффект измельчения исходного аустенитного зерна и снижения концентрации вредных примесей на границах зерна.

В процессе нагрева до 760-790^oС, охлаждения в воде до цеховой температуры и нагрева до 670-700^oС с охлаждением на воздухе формируется дуальная структура, состоящая из феррита и отпущенного мартенсита более дисперсная, чем после обработки по прототипу. Как показали металлографические исследования, размер зерна феррита и участков отпущенного мартенсита составляет 3-4 мкм. Формирование дисперсной конечной структуры наряду с измельчением исходного аустенитного зерна и снижения удельной концентрации вредных примесей на границах обеспечивает решение поставленной в изобретении задачи по повышению коррозионной стойкости труб в средах, содержащих помимо сероводорода СО₂.

Предлагаемый способ термической обработки труб осуществляется следующим образом.

Трубы-заготовки нагревают под заключительную прокатку в зависимости от сортамента до температуры 850-950^oС, температура выхода из последней клети стана при этом составляет 800-880^oС. С этой температуры изделия охлаждают на воздухе до цеховой температуры. Затем осуществляют нагрев до температуры т. Ас₃ + (20-50^oС) с охлаждением на воздухе и нагрев до температуры 760-790^oС с охлаждением в воде. После охлаждения в воде ведут дополнительный нагрев до 690-720^oС с охлаждением на воздухе.

Способ был опробован в промышленных условиях ОАО "Синарский трубный завод" и дал высокие результаты. Так, по сравнению с прототипом, коррозионная стойкость в средах, содержащих СО₂, повышается на 50% Таким образом решена задача по расширению сортамента используемых труб для реализации способа и увеличена их стойкость к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО₂, что в итоге ведет к повышению эксплуатационной надежности изделий.

Формула изобретения

Способ термической обработки труб, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, нагрев до 760 790^oС с охлаждением в воде до цеховой температуры и дополнительный нагрев до 690 720^oС с охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что после конца прокатки осуществляют промежуточный нагрев до Ac₃ + (20 50)^oС и охлаждение на воздухе.