Повышение эксплуатационных характеристик трубных резьбовых конструкций, изготовленных из высокопрочных алюминиевых сплавов

• Автор: Иванова, Алина Всеволодовна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Остаточные напряжения и особенности возникновения остаточных напряжений при опережающем поверхностном пластическом деформировании
1.2. Методы определения остаточных напряжений в деталях
1.3. Влияние остаточных напряжений на сопротивление усталости
1.4. Прогнозирование предела выносливости
1.5.Выводы и постановка задач исследования
2. ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ТРУБНЫХ ОБРАЗЦАХ С РЕЗЬБОЙ
2.1. Экспериментальное определение остаточных напряжений
2.1.1. Методика измерения остаточных напряжений в цилиндрических образцах
2.1.2. Установка, приспособления, электролиты для определения остаточных напряжений
2.2. Расчетно-экспериментальное распределение остаточных напряжений в трубных образцах
2.2.1. Особенности материала 1953Т
2.3. Режимы упрочняющих обработок алюминиевых трубных заготовок для создания остаточных напряжений
2.4. Выводы по разделу
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ВО ВПАДИНАХ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ РЕЗЬБОВЫХ ОБРАЗЦОВ
3.1. Определение коэффициентов концентрации во впадинах резьбы

3.2. Расчёт распределения осевых остаточных напряжений по глубине
впадин резьбы
3.3. Исследование технологического процесса упрочнения трубных заготовок
3.3.1. Определение оптимальной длины зоны упрочнения заготовки для нарезания резьбы
3.3.2. Исследование формы упрочнённой части заготовки для нарезания резьбы
3.4. Выводы по разделу
4. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ ТРУБНЫХ ОБРАЗЦОВ С РЕЗЬБОЙ
4.1. Методика проведения испытаний на усталость
4.2. Влияние остаточных напряжений, возникающих при предваритель-
ном пластическом, деформировании алюминиевых трубных заготовок, на сопротивление усталости
4.3. Прогнозирование предела выносливости алюминиевых трубных об-
разцов с резьбой, выполненной после опережающего пластического деформирования поверхностного слоя
4.4. Выводы по разделу
5. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АЛЮМИНИЕВЫХ ТРУБНЫХ ОБРАЗЦОВ С ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Образцы для проведения исследования. Варианты изготовления защитных покрытий на резьбе
5.2. Проведение испытаний образцов
5.3. Результаты испытаний износостойких резьбовых покрытий
5.4. Выводы по разделу
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
7. ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Традиционными областями применения алюминия считаются авиация, автомобилестроение, пищевая промышленность. Между тем, из сплавов на основе «крылатого металла» уже несколько десятилетий изготавливаются трубы для добычи нефти и газа. Освоение арктических месторождений углеводородов сформулировало новые задачи перед отечественной промышленностью. За последние годы произошли значительные изменения в условиях и технологиях бурения. Как следствие, произошло увеличение глубины бурения скважин, появились наклонно-направленные и горизонтальные скважины, значительно расширилось шельфовое бурение, в большинстве случаев стали применяться комбинированные способы бурения. При этом первостепенное значение приобретает проблема обеспечения работоспособности бурильных колонн, так как их стоимость при больших глубинах бурения сопоставима со стоимостью всей буровой установки. Наиболее слабыми элементами конструкции, снижающими эксплуатационные характеристики буровых колонн являются резьбовые соединения. По данным «ВНИИТнефть» около 60% аварий с бурильными трубами происходит по резьбе и в, основном, они связаны с усталостными повреждениями. В связи с этим, к материалам бурильных труб и способам увеличения эксплуатационных характеристик стали предъявляться повышенные требования.
При проектировании глубоких и, особенно наклонно-направленных скважин важно обеспечить высокие эксплуатационные характеристики буровых колонн. Компоновка буровой колонны во многом определяет техникоэкономические показатели процесса бурения скважин, что накладывает ограничения на выбор материалов бурильных труб и коэффициента запаса прочности. Для снижения номинала грузоподъёмности бурового станка важную роль играет общий вес буровой колонны. Известно, что алюминий легче чем

2.1.1. Методика измерения остаточных напряжений в цилиндрических образцах
Остаточные напряжения в гладких цилиндрических образцах определялись методом колец и полосок . Из трубного образца вырезались кольца и полоски (рисунок 2.1.). У полосок измеряли прогиб /(0), как показано на рисунке 3.4, а у колец расхождение их концов после разрезки Д (0) (рисунок
3.5, а), по которому определяли изменение диаметра
•5(0) =
_Д(0)

(2.1)

Рисунок 2.1 - Кольцо (а) и полоска (б), вырезанные из втулки
Рисунок 2.2 - Схема измерения прогиба полоски /(0) после вырезки