Gumagana ang mga tool sa pagmimina ng langis sa ilalim ng lupa sa mga balon na libu-libong metro ang lalim, sa malupit na kapaligiran at kumplikadong mga kondisyon ng stress.Karaniwan, ang mga tool sa pagmimina ay kailangang makatiis hindi lamang sa makunat na stress, at torsional bending stress, kundi pati na rin sa malakas na alitan at epekto.Kasabay nito, ang mga tool ay din Upang mapaglabanan ang mataas na temperatura, mataas na presyon, at kaagnasan sa kapaligiran.
Nangangailangan ito ng mga materyal na katangian ng mga kagamitan sa pagmimina sa ilalim ng lupa na magkaroon ng mahusay na komprehensibong mekanikal na mga katangian, na hindi lamang dapat tiyakin ang mataas na lakas, ngunit tiyakin din ang mahusay na epekto ng katigasan, at sa parehong oras ay lumalaban sa kaagnasan ng tubig-dagat at putik.Dahil sa mga kinakailangan sa pagganap ng mga kondisyon ng pagtatrabaho sa downhole, ang pagpili ng materyal ng mga tool sa downhole ay karaniwang haluang metal na istrukturang bakal na naglalaman ng mga elementong lumalaban sa kaagnasan tulad ng Cr at Mo, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng naaangkop na proseso ng paggamot sa init at tempering upang matiyak na nakakatugon ito sa lakas at tibay ng epekto. kinakailangan.Nakatuon ang artikulong ito sa proseso ng pagpoproseso ng string ng downhole pipe.Kapag ang isa sa mga workpiece ng axial pipe na gawa sa 40CrMnMo na bakal ay pinatay at pinainit, maraming beses na naganap ang matinding pag-crack sa panahon ng proseso ng pagsusubo, na nagresulta sa pagka-scrap ng workpiece at nagdulot ng ilang mga pagkalugi sa ekonomiya.Sa layuning ito, ang mga sanhi ng pagsusubo ng mga bitak ay nasuri mula sa mga aspeto ng komposisyon ng kemikal, istraktura, proseso ng paggamot sa init, at morpolohiya ng crack ng materyal ng axial tube, at iminungkahi ang mga pagpapabuti at mga hakbang sa pag-iwas.
1. Paglalarawan ng nabigong workpiece: Ang raw material ay isang 40CMnMo steel solid forging material na may diameter na φ200 mmx1 m.Daloy ng proseso: magaspang na pag-ikot → pagbabarena at pagbubutas (hanggang sa kapal ng pader na humigit-kumulang 20mm) → pagsusubo → tempering → pagtatapos.Ang balangkas ng workpiece ng axial tube ay isang tubo na may haba na halos 1m, diameter na φ200 mm, at kapal ng pader na 20 mm.
Proseso ng heat treatment: dahan-dahan munang painitin ito sa 500°C sa isang box furnace, pagkatapos ay ilagay ito sa isang salt bath furnace upang painitin ito hanggang sa temperatura ng pagsusubo na 860~880°C.Ang oras ng pag-init sa salt bath furnace ay humigit-kumulang 30 minuto at pagkatapos ay papatayin sa humigit-kumulang 40-60°C.Pawiin sa mantika ng mga 10 minuto.Pagkatapos itong alisin, i-tempera ito sa isang box furnace at panatilihin ito sa 600°C sa loob ng 10 oras habang pinapalamig sa furnace.
Sitwasyon ng crack: Ang crack ay nabubuo sa kahabaan ng axis ng gitnang tubo, nakikita mula sa gilid, at nag-crack sa direksyon ng kapal ng pader ng radial.
2. Pagtuklas at pagsusuri
2.1 Pag-detect ng kemikal na komposisyon: Ang na-quenched na basag na axial tube workpiece ay na-sample sa pamamagitan ng bahagyang pagputol ng wire para sa pagtatasa ng komposisyon.Ang kemikal na komposisyon nito ay sumusunod sa GB/T3077–1999 “Chemical Composition at Mechanical Properties ng Alloy Structural Steel”.
2.2 Mga eksperto sa metallographic detection at analysis: Kumuha ng dalawang sample ng quenched at tempered axial tube nang longitudinal, fire treatment (insulated sa 850°C sa loob ng 15 oras at pinalamig sa furnace), pagkatapos ay pinakintab gamit ang papel de liha at pinakintab sa isang polishing machine, gamit ang 4% nitric acid at alkohol, at obserbahan ang metallographic na istraktura.Ang sample 2 ay direktang giniling gamit ang papel de liha at pagkatapos ay pinakintab at kinaagnasan, at ang metallographic na istraktura nito ay naobserbahan.Ang paghahambing ng nakitang metallographic na istraktura sa GBT 13299-1991 "Paraan para sa Pagsusuri ng Microstructure ng Bakal", napag-alaman na ang banded na istraktura sa sample 1 ay grade 3 hanggang 4, kung saan ang puti ay eutectoid ferrite at ang grey-black ay pearlescent.katawan, ang istraktura ng perlite ay humigit-kumulang 60%, na mas mataas.Ang metallographic na istraktura ng sample 2 ay tempered troostite at isang maliit na halaga ng tempered troostite.
3. Pagsusuri ng mga sanhi at solusyon ng pag-crack
3.1 Ang hugis ng bitak at proseso ng paggamot sa init: Obserbahan ang hugis ng bitak sa axial tube.Ito ay isang longhitudinal crack.Nangyayari ito sa direksyon ng axial at malalim ang crack.Ito ay kahit na halata na ang crack ay nag-crack sa kahabaan ng radial na direksyon sa gilid ng axial tube.Napagpasyahan na ang stress na nagiging sanhi ng pag-crack ng axial tube ay ang surface tangential tensile stress, na sanhi ng mamaya structural stress.Kasabay nito, dahil ang materyal ng axial tube ay medium carbon alloy structural steel, nangingibabaw din ang structural stress sa proseso ng pagsusubo.Ang pagbabagong-anyo ng martensitic ay nangyayari at ang plasticity ay bumababa nang husto.Sa oras na ito, ang structural stress ay tumataas nang husto, upang ang makunat na stress na nabuo sa ibabaw ng workpiece sa pamamagitan ng pagsusubo ng panloob na stress ay lumampas sa lakas ng bakal sa panahon ng paglamig, na nagiging sanhi ng pag-crack, na kadalasang nangyayari sa ganap na quenched na bahagi.Ang paglitaw ng naturang mga bitak ay higit sa lahat dahil sa malaking stress sa istruktura na dulot ng hindi tamang proseso ng pagsusubo.Dahil ang quenching heating temperature ng axis tube ay 860~880℃, na medyo mataas, mabilis itong inilalagay sa quenching oil na 40~60℃.Kapag ang temperatura ay mas mataas sa Ms transition temperature, mataas ang quenching heating temperature.Malaki ang thermal stress, at kapag lumalamig sa ibaba ng temperatura ng pagbabago ng MS, ang temperatura ng pagsusubo ng langis ay medyo mababa, at ang oras ng pagsusubo na 10 minuto ay medyo mahaba.Sa panahon ng mabilis na proseso ng paglamig, mas maraming martensite ang ginawa.Ang iba't ibang mga tiyak na volume ng iba't ibang mga istraktura, sa turn, ay gumagawa ng mas malaking tissue stress, na isa sa mga sanhi ng pagsusubo ng pag-crack ng axis tube.
3.2 Pagkakatulad ng istraktura ng hilaw na materyal: Sa pamamagitan ng metallographic analysis ng naharang na sample 1 pagkatapos ng pagsusubo (pagkakabukod sa 850°C sa loob ng 15 oras at paglamig sa hurno), napag-alaman na ang axial tube na may mga bitak ay mayroon pa ring mga halatang banda pagkatapos ng pagsusubo.Ang pagkakaroon ng parang band na paghihiwalay ng tissue ay nagpapahiwatig na ang tansong materyal mismo ay may malubhang parang banda na paghihiwalay ng tissue at hindi pantay na istraktura.Ang pagkakaroon ng isang band-like na istraktura ay magpapataas ng tendensya ng pagsusubo ng pag-crack ng workpiece.Itinuturo ng mga nauugnay na literatura na ang mala-band na istraktura sa mababang-at katamtamang-carbon na haluang metal na bakal ay tumutukoy sa parang-band na istraktura na nabuo sa direksyon ng rolling o forging na direksyon ng bakal.Ang mga banda na pangunahing binubuo ng proeutectoid ferrite at ang mga banda na pangunahing binubuo ng pearlite ay nakasalansan sa isa't isa.Ang istraktura ng cast ay isang may sira na istraktura na madalas na lumilitaw sa bakal.Dahil ang molten steel ay pumipili ng crystallize sa panahon ng proseso ng ingot crystallization upang bumuo ng isang dendrite na istraktura na may hindi pantay na distributed na mga sangkap ng kemikal, ang mga magaspang na dendrite sa ingot ay pinahaba sa direksyon ng deformation sa panahon ng rolling o forging at unti-unting nagiging pare-pareho sa direksyon ng deformation., sa gayon ay bumubuo ng mga naubos na banda (mga strip) ng carbon at alloying na mga elemento at naubos na mga banda na nakasalansan nang halili sa isa't isa.Sa ilalim ng mabagal na mga kondisyon ng paglamig, ang mga naubos na banda ng carbon at alloying elements (overcooled austenite ay may mas mababang stability ) ay namuo ng proeutectoid ferrite, at naglalabas ng labis na carbon sa mga enriched zone sa magkabilang panig, sa kalaunan ay bumubuo ng isang zone na pinangungunahan ng ferrite: isang carbon at alloying element. enriched zone, na ang supercooled austenite ay mas matatag Pagkatapos nito, isang banda na pangunahing binubuo ng pearlite ay nabuo, kaya bumubuo ng isang band-like structure kung saan ang mga banda ay pangunahing ferrite at mga band na binubuo ng pearlite na kahalili sa isa't isa.Ang iba't ibang microstructure ng mga katabing banda sa banded na istraktura ng axial tube, pati na rin ang mga pagkakaiba sa morpolohiya at grado ng banded na istraktura, ay nagiging sanhi ng koepisyent ng pagpapalawak at ang pagkakaiba sa tiyak na volume bago at pagkatapos ng pagbabago ng phase na tumaas sa panahon ng paggamot sa init. at proseso ng pagsusubo ng axial tube, na nagreresulta sa Ang malaking stress ng organisasyon ay kalaunan ay tataas ang pagsusubo na pagbaluktot ng axial tube.Kung ang proseso ng pagsusubo ay hindi wasto, ang tendensya ng istraktura ng banda na magdulot ng pagbaluktot at pag-crack ng pagsusubo ay tataas, na ginagawang mas madaling maging sanhi ng pag-crack ng pagsusubo.
3.3 Mga solusyon at epekto: Sa pamamagitan ng pagsusuri sa itaas ng mga sanhi ng pag-crack ng axial tube sa panahon ng proseso ng pagsusubo, pinahusay muna namin ang heat treatment at proseso ng pagsusubo, binabawasan ang temperatura ng pagsusubo ng humigit-kumulang 10°C, at pinapataas ang temperatura ng pagsusubo ng langis sa humigit-kumulang 90°C.Kasabay nito, ang oras ng axis tube sa pagsusubo ng langis ay pinaikli din.Ang mga resulta ay nagpakita na ang axial tube ay hindi pumutok sa panahon ng pagsusubo.Makikita na ang pangunahing sanhi ng pagsusubo ng pag-crack ng axial tube ay isang hindi tamang proseso ng pagsusubo, at ang tulad-band na istraktura sa hilaw na materyal ay tataas ang tendensya ng pagsusubo ng pag-crack ng axial tube, ngunit hindi ito ang pangunahing dahilan. ng pagsusubo ng pagbitak.Ang isang sealing test ay isinagawa sa axial tube, at nagawa nitong mapanatili ang isang matatag na presyon sa loob ng 10 minuto sa presyon na 3500 psi (katumbas ng 24 MPa), na ganap na nakakatugon sa mga kinakailangan sa sealing ng mga tool sa downhole.
4. Konklusyon
Ang pangunahing sanhi ng pagsusubo ng pag-crack ng axial tube ay isang hindi wastong proseso ng pagsusubo, at ang tulad-band na istraktura sa hilaw na materyal ay nagpapataas ng tendensya ng pagsusubo sa pag-crack ng axial tube, ngunit hindi ito ang pangunahing sanhi ng pag-crack ng pagsusubo.Matapos mapabuti ang proseso ng paggamot sa init, ang axial tube ay hindi na nag-crack sa panahon ng pagsusubo, at kapag ang sealing test ay isinagawa sa axial tube, ang presyon ay maaaring patatagin sa loob ng 10 minuto sa 3500 psi (katumbas ng 24MPa), na ganap na sumunod sa mga kinakailangan sa sealing ng downhole tools.Upang maiwasan ang pag-crack ng axial tube sa panahon ng proseso ng pagsusubo, Tandaan:
1) Panatilihin ang mahusay na kontrol sa mga hilaw na materyales.Kinakailangan na ang istraktura ng banda sa mga hilaw na materyales ay ≤3, ang iba't ibang mga depekto sa mga hilaw na materyales tulad ng pagkaluwag, paghihiwalay, mga di-metal na pagsasama, atbp. ay dapat matugunan ang mga pamantayang kinakailangan, at ang komposisyon ng kemikal at microstructure ay dapat na pare-pareho.
2) Bawasan ang machining stress.Siguraduhin ang isang makatwirang dami ng feed upang mabawasan ang natitirang stress sa machining, o magsagawa ng tempering o normalizing bago ma-quench upang maalis ang machining stress.
3) Pumili ng isang makatwirang proseso ng pagsusubo upang mabawasan ang structural stress at thermal stress.Tamang babaan ang temperatura ng pag-init ng pagsusubo at pataasin ang temperatura ng langis sa pagsusubo sa humigit-kumulang 90°C.Kasabay nito, ang oras ng paninirahan ng axis tube sa pagsusubo ng langis ay pinaikli din.
Oras ng post: Mayo-28-2024