RU2552796C2 - Бурильная труба высокопрочная - Google Patents
Бурильная труба высокопрочная Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552796C2 RU2552796C2 RU2013132063/02A RU2013132063A RU2552796C2 RU 2552796 C2 RU2552796 C2 RU 2552796C2 RU 2013132063/02 A RU2013132063/02 A RU 2013132063/02A RU 2013132063 A RU2013132063 A RU 2013132063A RU 2552796 C2 RU2552796 C2 RU 2552796C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molybdenum
- boron
- max
- manganese
- titanium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым для изготовления бурильных труб. Труба выполнена из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь, титан, бор, алюминий, серу, фосфор, азот, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,28-0,34, кремний 0,15-0,45, марганец 0,65-0,95, хром 0,80-1,30, молибден 0,10-0,20, никель не более 0,50, медь не более 0,30, титан 0,015-0,045, бор 0,001-0,004, алюминий 0,015-0,050, сера не более 0,010, фосфор не более 0,015, азот не более 0,012, железо и неизбежные примеси остальное. Труба имеет предел прочности не менее 724 МПа, предел текучести 655-1138 МПа, работу удара при 21°С не менее 54 Дж и работу удара при -20°С не менее 100 Дж. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным сталям, используемым при изготовлении труб, в частности бурильных.
Известна сталь марки 32ХМА-3, применяемая для производства бурильных труб со следующим содержанием (масс. %): углерод 0,34; марганец 0,95; кремний 0,45; хром 1,00; молибден 0,60; никель 0,50; медь 0,20; сера 0,007; фосфор 0,015; алюминий 0,040 [Труды XIII международной научно-практической конференции «Трубы-2005», 1 часть. ОАО «РосНИТИ». 2005. с. 230-234].
Недостатком применения данного состава стали является то, что прокаливаемость с содержанием в микроструктуре не менее 90% мартенсита достигается только до толщины стенки 24 мм, а также повышение себестоимости бурильной трубы, изготовленной из этого состава, из-за дополнительного дорогостоящего легирования стали молибденом.
Для производства бурильных труб в ОАО «Синарский трубный завод» применяется сталь марки 32ХГМА со следующим содержанием (масс. %): углерод 0,31-0,34; кремний 0,30-0,45; хром 0,95-1,10; молибден 0,30-0,40; никель не более 0,25; медь не более 0,20; сера не более 0,010; фосфор не более 0,015; алюминий 0,015-0,045 [Технические условия №0913-180-00186269-2012 «Заготовка трубная из углеродистой, низколегированной и легированной стали»].
Основной недостаток данного состава - повышение себестоимости бурильной трубы из-за необоснованного легирования молибденом, введение которого в данном количестве не обеспечивает прокаливаемость на толстостенных трубах.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является сталь, имеющая следующее соотношение компонентов (масс. %):
углерод 0,31-0,34,
кремний 0,30-0,45,
марганец 0,75-0,95,
ниобий 0,045-0,100,
ванадий 0,001-0,080,
бор 0,002-0,004,
алюминий 0,005-0,006,
титан 0,010-0,045,
хром 1,10-1,50,
сера 0,001-0,045,
фосфор 0,001-0,045,
азот не более 0,012,
никель не более 0,50,
медь не более 0,20;
остальное железо;
при содержании суммы [хром] + [ванадий] + [ниобий], равной 1,15-1,70%, (пат. РФ №2352647, опубл. 20.04.2009).
Недостатком данного состава является возможность применения состава только для труб с толщиной стенки не более 27 мм. Кроме того, бор в количестве 0,002-0,004%, оказывает отрицательное влияние на прокаливаемость с повышением температуры аустенитизации за счет увеличения его растворимости и выделению избыточной борсодержащей фазы по границам зерен аустенита, что приводит к снижению вязко-пластических свойств в высокопрочном состоянии из-за охрупчивающего влияния борсодержащей фазы на границах зерен. А введение сильных карбидообразующих элементов, таких как ванадий 0,001-0,080%, ниобий 0,045-0,100%, требует повышенных температур нагрева при аустенитизации.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является повышение прокаливаемости, равнопрочности металла по сечению и всей длине готового изделия, повышение вязко-пластических свойств металла, производство бурильных труб с толщиной стенки более 27 мм (например, 35 мм) с достижением уровня прочностных свойств (предел прочности не менее 724 МПа и предел текучести от 655 до 1138 МПа) и работы удара (при температуре 21°C не менее 54 Дж, при температуре минус 20°C не менее 100 Дж), соответствующих группам прочности Е, Л, М, Р (E, X, G, S по API Spec 5DP/ISO 11961).
Указанный результат достигается тем, что бурильная труба, выполненная из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь, титан, бор, алюминий, серу, фосфор, азот, железо и неизбежные примеси, отличается тем, что она выполнена из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас. %:
углерод | 0,28-0,34 |
кремний | 0,15-0,45 |
марганец | 0,65-0,95 |
хром | 0,80-1,30 |
молибден | 0,10-0,20 |
никель | не более 0,50 |
медь | не более 0,30 |
титан | 0,015-0,045 |
бор | 0,001-0,004 |
алюминий | 0,015-0,050 |
сера | не более 0,010 |
фосфор | не более 0,015 |
азот | не более 0,012 |
железо и неизбежные примеси остальное, при этом она имеет предел прочности не менее 724 МПа, предел текучести 655-1138 МПа, работу удара при 21°C не менее 54 Дж и работу удара при -20°C не менее 100 Дж.
Технический результат, обеспечиваемый за счет выбранного соотношения отдельных химических элементов в стали, определяется следующими факторами.
Углерод (0,28-0,34) вводится для достижения высокой прокаливаемости и, соответственно, равнопрочности по сечению изделия, так как при дополнительном легировании марганцем, хромом, молибденом, бором и при условиях ведения закалки в воде содержание углерода должно регламентироваться во избежание появления закалочных трещин.
Марганец (0,65-0,95) обеспечивает высокую прочность в дополнении к эффекту раскисления стали. При введении марганца более 1,0% вязко-пластические свойства стали ухудшаются.
Хром (0,80-1,30) оказывает положительный эффект на повышение прокаливаемости, который проявляется с некоторого его минимального содержания в стали, как правило, в пределах от 1,10% до 1,50%. Еще большее влияние хром оказывает в присутствие сильных карбидообразующих элементов, таких как молибден, титан, за счет повышения его содержания в твердом растворе при аустенитизации.
Бор (0,001-0,004) оказывает положительный эффект на прокаливаемость стали. При содержании бора свыше 0,005% ухудшаются вязко-пластические свойства стали вследствие выделения избыточной борсодержащей фазы по границам зерен аустенита. Таким образом, оптимальный диапазон легирования бором 0,001-0,004%.
Молибден (0,10-0,20) вводится в указанном количестве, исходя из того, что при комплексном введении с добавками бора количество молибдена требуется существенно меньше, чем обычно требуется для обеспечения прочности и вязко-пластических свойств изделий при проведении закалки и низкотемпературного отпуска (в случае среднеуглеродистой хромомарганцевой стали содержание молибдена должно составлять не менее 0,30%, а верхнее содержание ограничивается 0,80%, чтобы исключить образование грубых карбидов по границам зерен аустенита, приводящих к обратному эффекту - снижению вязко-пластических свойств).
Температура перехода молибдена в твердый раствор при аустенитизации существенно ниже, чем для ниобия и ванадия, что исключает необходимость нагрева изделия до высоких температур при закалке для достижения положительного влияния на прокаливаемость стали.
Титан (0,015-0,045) фиксирует азот в стали в виде нитридов и обеспечивает присутствие бора в активной форме, то есть в твердом растворе при закалке, что требуется для достижения высокой прокаливаемости. Чтобы получить эти эффекты необходимо введение титана, как минимум, на уровне 0,005%. Верхнее ограничение содержания титана необходимо для предотвращения образования крупных нитридов в структуре.
В условиях Синарского трубного завода были изготовлены трубы из известной и предлагаемой в изобретении стали. На заводе были изготовлены трубы с толщиной стенки более 27 мм - в частности - со стенкой 35 мм.
Результаты промышленного изготовления предлагаемой трубы в сравнение с известными трубами (в том числе, прототипом) приведены в таблице 1 - варианты химического состава, таблица 2 - изучение устойчивости переохлажденного аустенита и прокаливаемости, таблице 3 -механические свойства.
Как видно из приведенных результатов исследования, достигаемые уровень прокаливаемости и механические свойства бурильной трубы из предлагаемой стали делают эффективным их использование в высокопрочном состоянии после термоупрочнения по средствам закалки и отпуска в соответствии с отечественными нормативными документами и международным стандартом API Spec 5DP/ISO 11961.
Предлагаемое решение комплексного легирования бором и молибденом в небольших количествах 0,10-0,20% стали позволяет снизить себестоимость труб до 20% в сравнении с известным решением применения для труб стали с молибденом до 0,65%.
Claims (1)
- Бурильная труба, выполненная из стали, содержащей углерод, кремний, марганец, хром, молибден, никель, медь, титан, бор, алюминий, серу, фосфор, азот, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она выполнена из стали, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 0,28-0,34 кремний 0,15-0,45 марганец 0,65-0,95 хром 0,80-1,30 молибден 0,10-0,20 никель не более 0,50 медь не более 0,30 титан 0,015-0,045 бор 0,001-0,004 алюминий 0,015-0,050 сера не более 0,010 фосфор не более 0,015 азот не более 0,012 железо и неизбежные примеси остальное,
при этом она имеет предел прочности не менее 724 МПа, предел текучести 655-1138 МПа, работу удара при 21°С не менее 54 Дж и работу удара при -20°С не менее 100 Дж.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132063/02A RU2552796C2 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Бурильная труба высокопрочная |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013132063/02A RU2552796C2 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Бурильная труба высокопрочная |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013132063A RU2013132063A (ru) | 2015-01-20 |
RU2552796C2 true RU2552796C2 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=53280696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013132063/02A RU2552796C2 (ru) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Бурильная труба высокопрочная |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2552796C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707613C1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения | Тяжелая бурильная труба |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1713970A1 (ru) * | 1989-12-18 | 1992-02-23 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Сталь |
RU2164261C1 (ru) * | 1999-08-02 | 2001-03-20 | Куприянов Анатолий Михайлович | Сталь |
RU2302507C2 (ru) * | 2002-02-21 | 2007-07-10 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Буровой элемент для бурения по породе и способ его изготовления |
US20110209803A1 (en) * | 2008-10-31 | 2011-09-01 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited | High-Strength Steel Machined Product and Method for Manufacturing the Same, and Method for Manufacturing Diesel Engine Fuel Injection Pipe and Common Rail |
EP2489754A2 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-22 | Mitsubishi Materials Corporation | Hollow drilling steel rod and method of manufacturing the same |
-
2013
- 2013-07-10 RU RU2013132063/02A patent/RU2552796C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1713970A1 (ru) * | 1989-12-18 | 1992-02-23 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Сталь |
RU2164261C1 (ru) * | 1999-08-02 | 2001-03-20 | Куприянов Анатолий Михайлович | Сталь |
RU2302507C2 (ru) * | 2002-02-21 | 2007-07-10 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Буровой элемент для бурения по породе и способ его изготовления |
US20110209803A1 (en) * | 2008-10-31 | 2011-09-01 | Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited | High-Strength Steel Machined Product and Method for Manufacturing the Same, and Method for Manufacturing Diesel Engine Fuel Injection Pipe and Common Rail |
EP2489754A2 (en) * | 2011-02-18 | 2012-08-22 | Mitsubishi Materials Corporation | Hollow drilling steel rod and method of manufacturing the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707613C1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермская компания нефтяного машиностроения | Тяжелая бурильная труба |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013132063A (ru) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2680041C2 (ru) | Способ изготовления высокопрочного стального листа и полученный лист | |
US11401570B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
US11186885B2 (en) | High-strength seamless steel pipe for oil country tubular goods, and production method for high-strength seamless steel pipe for oil country tubular goods | |
AU2017226127B2 (en) | Steel material and oil-well steel pipe | |
CA2754123A1 (en) | Low alloy steel with a high yield strength and high sulphide stress cracking resistance | |
US20210198764A1 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
JP5499575B2 (ja) | 油井管用マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
CN106560522B (zh) | 使用时效硬化型贝氏体非调质钢的部件及其制造方法 | |
JP6468302B2 (ja) | 高強度油井用鋼管用素材および該素材を用いた高強度油井用鋼管の製造方法 | |
KR20180019740A (ko) | 볼트 | |
KR101903181B1 (ko) | 내식성 및 성형성이 우수한 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법 | |
US11773461B2 (en) | Martensitic stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same | |
JP2011219809A (ja) | 高強度鋼板 | |
RU2533469C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
RU2625861C1 (ru) | Способ производства листовой стали с высокой износостойкостью | |
RU2552796C2 (ru) | Бурильная труба высокопрочная | |
RU2552794C2 (ru) | Труба нефтяного сортамента хладостойкая | |
RU2635205C2 (ru) | Способ термической обработки труб нефтяного сортамента из коррозионно-стойкой стали | |
RU2564191C2 (ru) | Труба из стали, стойкой к коррозии в среде углеводорода и углекислого газа | |
JP2014005519A (ja) | 低降伏比高強度スパイラル鋼管杭 | |
RU2674797C1 (ru) | Способ производства высокопрочного хладостойкого листового проката из низколегированной стали | |
RU2652281C1 (ru) | Способ производства горячекатаных листов из высокопрочной стали | |
JP6152929B1 (ja) | 油井用低合金高強度継目無鋼管 | |
JP6152928B1 (ja) | 油井用低合金高強度継目無鋼管 | |
JP6283588B2 (ja) | 高強度鋼板 |