Yeraltı petrol madenciliği araçları binlerce metre derinlikteki kuyularda, zorlu ortamlarda ve karmaşık stres koşullarında çalışır.Normalde madencilik araçlarının yalnızca çekme gerilimine ve burulma bükülme gerilimine değil, aynı zamanda güçlü sürtünme ve darbeye de dayanması gerekir.Aletler aynı zamanda yüksek sıcaklıklara, yüksek basınca ve çevresel korozyona da dayanıklıdır.
Bu, yeraltı madencilik aletlerinin malzeme özelliklerinin, yalnızca yüksek mukavemet sağlamakla kalmayıp aynı zamanda mükemmel darbe dayanıklılığını da garanti eden ve aynı zamanda deniz suyu ve çamurdan kaynaklanan korozyona karşı dirençli olan mükemmel kapsamlı mekanik özelliklere sahip olmasını gerektirir.Kuyu içi çalışma koşullarının performans gereklilikleri göz önüne alındığında, kuyu içi aletlerin malzeme seçimi genellikle Cr ve Mo gibi korozyona dayanıklı elementler içeren alaşımlı yapı çeliğidir ve daha sonra mukavemet ve darbe tokluğunu karşıladığından emin olmak için uygun ısıl işlem ve temperleme işlemleri yapılır. Gereksinimler.Bu makale kuyu içi boru dizisi işleme sürecine odaklanmaktadır.40CrMnMo çeliğinden yapılmış eksenel boru iş parçalarından biri su verip temperlendiğinde, su verme işlemi sırasında birçok kez ciddi çatlamalar meydana gelmiş, bu da iş parçasının hurdaya çıkmasına ve bazı ekonomik kayıplara neden olmasına neden olmuştur.Bu amaçla, eksenel boru malzemesinin kimyasal bileşimi, yapısı, ısıl işlem süreci ve çatlak morfolojisi açılarından söndürme çatlaklarının nedenleri analiz edilmiş, iyileştirmeler ve önleyici tedbirler önerilmiştir.
1. Arızalı iş parçasının tanımı: Hammadde, φ200 mmx1 m çapında 40CMnMo çelik katı dövme malzemesidir.Proses akışı: kaba tornalama → delme ve delme (yaklaşık 20 mm'lik duvar kalınlığına kadar) → söndürme → temperleme → son işlem.Eksenel boru iş parçasının ana hatları, yaklaşık 1 m uzunluğunda, φ200 mm çapında ve 20 mm duvar kalınlığına sahip bir borudur.
Isıl işlem süreci: önce yavaş yavaş bir kutu fırında 500°C'ye ısıtın, ardından 860~880°C söndürme sıcaklığına ısıtmak için bir tuz banyosu fırınına koyun.Tuz banyosu fırınındaki ısıtma süresi yaklaşık 30 dakikadır ve daha sonra yaklaşık 40-60°C'de söndürülür.Yaklaşık 10 dakika boyunca yağda söndürün.Çıkardıktan sonra kutu fırında temperleyin ve fırında soğurken 600°C'de 10 saat bekletin.
Çatlak durumu: Çatlak merkezi borunun ekseni boyunca gelişmiştir, kenardan görülebilmektedir ve radyal duvar kalınlığı yönünde çatlamıştır.
2. Tespit ve analiz
2.1 Kimyasal bileşim tespiti: Söndürülmüş, çatlamış eksenel boru iş parçasından bileşim analizi için kısmi tel kesme yoluyla örnek alındı.Kimyasal bileşimi GB/T3077–1999 “Alaşımlı Yapısal Çeliğin Kimyasal Bileşimi ve Mekanik Özellikleri” ile uyumludur.
2.2 Metalografik tespit ve analiz uzmanları: Boyuna olarak söndürülmüş ve temperlenmiş eksenel borudan iki numune alın, ateşe tabi tutun (15 saat boyunca 850°C'de yalıtılmış ve fırında soğutulmuş), ardından zımpara kağıdıyla cilalayın ve bir cila makinesinde cilalayın. % 4 nitrik asit ve alkol ile metalografik yapıyı inceleyin.Numune 2, doğrudan zımpara ile taşlandıktan sonra cilalanıp korozyona uğratılmış ve metalografik yapısı gözlemlenmiştir.Tespit edilen metalografik yapı GBT 13299-1991 “Çeliğin Mikroyapısının Değerlendirilmesi Yöntemi” ile karşılaştırıldığında, numune 1'deki bantlı yapının, beyazın ötektoid ferrit ve gri-siyahın sedefli olduğu 3 ila 4. derece olduğu bulundu.gövdede perlit yapısı yaklaşık %60'ı oluşturur, bu da daha yüksektir.Numune 2'nin metalografik yapısı temperli troostit ve az miktarda temperli troostittir.
3. Çatlama nedenleri ve çözümlerinin analizi
3.1 Çatlak şekli ve ısıl işlem süreci: Eksenel borudaki çatlağın şeklini gözlemleyin.Bu uzunlamasına bir çatlaktır.Eksenel yönde meydana gelir ve çatlak derindir.Hatta çatlağın eksenel borunun kenarında radyal yönde çatladığı bile açıktır.Eksenel borunun çatlamasına neden olan gerilmenin daha sonra yapısal gerilmeden kaynaklanan yüzey teğetsel çekme gerilmesi olduğu sonucuna varılmıştır.Aynı zamanda eksenel borunun malzemesi orta karbon alaşımlı yapısal çelik olduğundan, su verme işlemi sırasında yapısal gerilim de hakimdir.Martensitik dönüşüm meydana gelir ve plastisite keskin bir şekilde azalır.Bu sırada, yapısal gerilim keskin bir şekilde artar, böylece iş parçasının yüzeyinde söndürme iç gerilimi tarafından oluşturulan çekme gerilimi, soğuma sırasında çeliğin mukavemetini aşar ve genellikle tamamen söndürülmüş kısımda meydana gelen çatlamaya neden olur.Bu tür çatlakların oluşması esas olarak uygunsuz söndürme işleminin neden olduğu büyük yapısal gerilimden kaynaklanmaktadır.Eksen tüpünün söndürme ısıtma sıcaklığı nispeten yüksek olan 860~880°C olduğundan, hızlı bir şekilde 40~60°C'lik söndürme yağına konur.Sıcaklık Ms geçiş sıcaklığının üzerinde olduğunda söndürme ısıtma sıcaklığı yüksektir.Termal stres büyüktür ve MS dönüşüm sıcaklığının altına soğutulduğunda, söndürme yağı sıcaklığı nispeten düşüktür ve 10 dakikalık söndürme süresi nispeten uzundur.Hızlı soğutma işlemi sırasında daha fazla martenzit üretilir.Farklı yapıların farklı spesifik hacimleri, eksen tüpünün çatlamasını söndüren nedenlerden biri olan daha fazla doku stresi üretir.
3.2 Hammadde yapısının tek biçimliliği: Tavlamadan sonra (850°C'de 15 saat yalıtım ve fırında soğutma) yakalanan numune 1'in metalografik analizi yoluyla, çatlakları olan eksenel borunun tavlama sonrasında hala belirgin bantlara sahip olduğu bulunmuştur.Bant benzeri doku ayrışmasının varlığı, bakır malzemenin kendisinin ciddi bant benzeri doku ayrımına ve düzensiz yapıya sahip olduğunu göstermektedir.Bant benzeri bir yapının varlığı iş parçasının çatlamanın sönme eğilimini artıracaktır.İlgili literatür, düşük ve orta karbonlu alaşımlı çelikteki bant benzeri yapının, çeliğin haddeleme yönü veya dövme yönü boyunca oluşan bant benzeri yapıya karşılık geldiğine işaret etmektedir.Çoğunlukla ötektoid öncesi ferritten oluşan bantlar ve çoğunlukla perlitten oluşan bantlar üst üste istiflenmiştir.Döküm yapısı çelikte sıklıkla görülen kusurlu bir yapıdır.Erimiş çelik, eşit olmayan şekilde dağıtılmış kimyasal bileşenlere sahip bir dendrit yapısı oluşturmak üzere külçe kristalleştirme işlemi sırasında seçici olarak kristalleştiğinden, külçedeki kaba dendritler, haddeleme veya dövme sırasında deformasyon yönü boyunca uzatılır ve kademeli olarak deformasyon yönü ile tutarlı hale gelir.böylece karbon ve alaşım elementlerinin tükenmiş bantları (şeritleri) ve birbirleriyle dönüşümlü olarak istiflenmiş tükenmiş bantlar oluşturulur.Yavaş soğutma koşulları altında, karbon ve alaşım elementlerinin tükenmiş bantları (aşırı soğumuş ostenitin stabilitesi daha düşüktür) ötektoid öncesi ferriti çökeltir ve fazla karbonu her iki taraftaki zenginleştirilmiş bölgelere boşaltır, sonunda ferritin hakim olduğu bir bölge oluşturur: bir karbon ve alaşım elementi aşırı soğutulmuş ostenitin daha stabil olduğu zenginleştirilmiş bölge. Bundan sonra esas olarak perlitten oluşan bir bant oluşur, böylece ferrit ağırlıklı bantlar ve perlitten oluşan bantların birbirini izlediği bant benzeri bir yapı oluşur.Eksenel tüpün bantlı yapısındaki bitişik bantların farklı mikro yapıları ve bantlı yapının morfolojisi ve derecesindeki farklılıklar, ısıl işlem sırasında genleşme katsayısının ve faz değişimi öncesi ve sonrası spesifik hacim farkının artmasına neden olur. ve eksenel borunun söndürme işlemi, sonuçta büyük organizasyonel stres, eksenel borunun söndürme distorsiyonunu artıracaktır.Söndürme işlemi uygunsuzsa, bant yapısının söndürme distorsiyonuna ve çatlamaya neden olma eğilimi artacak ve söndürme çatlamasına neden olmak daha kolay hale gelecektir.
3.3 Çözümler ve etkiler: Söndürme işlemi sırasında eksenel borunun çatlamasına neden olan nedenlerin yukarıdaki analizi yoluyla, ilk önce ısıl işlem ve söndürme işlemini iyileştirerek söndürme sıcaklığını yaklaşık 10°C düşürdük ve söndürme yağı sıcaklığını 10°C'ye yükselttik. yaklaşık 90°C.Aynı zamanda eksen borusunun söndürme yağı içindeki süresi de kısalır.Sonuçlar eksenel tüpün söndürme sırasında çatlamadığını gösterdi.Eksenel borunun su verme çatlağının ana nedeninin uygunsuz bir su verme işlemi olduğu ve hammaddedeki bant benzeri yapının eksenel borunun su verme çatlağının sönme eğilimini artıracağı görülebilir, ancak asıl sebep bu değildir. çatlamayı söndürmek için.Eksenel tüp üzerinde bir sızdırmazlık testi gerçekleştirildi ve 3500 psi (24 MPa'ya eşdeğer) basınçta 10 dakika boyunca sabit bir basıncı koruyabildi; bu da kuyu içi aletlerin sızdırmazlık gereksinimlerini tam olarak karşılıyor.
4. Sonuç
Eksenel borunun söndürme çatlağının ana nedeni uygunsuz bir söndürme işlemidir ve hammaddedeki bant benzeri yapı, eksenel borunun söndürme çatlaması eğilimini arttırır, ancak söndürme çatlamasının ana nedeni değildir.Isıl işlem prosesinin iyileştirilmesinden sonra eksenel boru artık söndürme sırasında çatlamadı ve eksenel boru üzerinde sızdırmazlık testi yapıldığında basınç 10 dakika boyunca 3500 psi'de (24MPa'ya eşdeğer) stabilize edilebildi; kuyu içi aletlerin sızdırmazlık gereksinimleri.Eksenel borunun söndürme işlemi sırasında çatlamasını önlemek için, Not:
1) Hammaddeleri iyi kontrol edin.Hammaddelerdeki bant yapısının ≤3 olması, ham maddelerdeki gevşeklik, segregasyon, metalik olmayan kalıntılar vb. gibi çeşitli kusurların standart gerekliliklerini karşılaması, kimyasal bileşim ve mikro yapının üniform olması gerekmektedir.
2) İşleme stresini azaltın.İşleme artık gerilimini azaltmak için makul miktarda ilerleme sağlayın veya işleme gerilimini ortadan kaldırmak için söndürmeden önce temperleme veya normalleştirme gerçekleştirin.
3) Yapısal gerilimi ve termal gerilimi azaltmak için makul bir söndürme işlemi seçin.Söndürme ısıtma sıcaklığını uygun şekilde düşürün ve söndürme yağı sıcaklığını yaklaşık 90°C'ye yükseltin.Aynı zamanda eksen borusunun söndürme yağında kalma süresi de kısalır.
Gönderim zamanı: Mayıs-28-2024