Повышение коррозионной стойкости нефтепромысловых труб на основе создания термической обработкой поверхностных остаточных сжимающих напряжений

• Автор: Быков, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Введение
Глава 1. Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные свойства металлических изделий.

1.1. Классификация остаточных напряженийI

1.2. Возникновение остаточных напряжений

1.3. Влияние остаточных напряжений на свойства металлических изделий

1.4. Методы определения остаточных напряжений.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Обоснование выбора изделия и материала

2.2. Определение остаточных напряжений.

2.2.1. Механический метод.

2.2.2. Рентгеновский метод

2.2.3. Магнитоупругий метод.
2.2.4. Теоретический расчет.
2.3. Коррозионные испытания.
2.3.1. Испытание на общую коррозию.
2.3.2. Испытание на водородное растрескивание
2.3.2.1. Испытание на сплющивание
.2.2. Испытание на растяжение
2.3.2.3. Испытание на ударную вязкость.
2.3.3. Оценка электрохимической активности поверхности на основе измеренных электродных потенциалов.
2.4. Металлографический анализ
Глава 3. Влияние способа и интенсивности охлаждения на характер распределения остаточных напряжений
3.1. Анализ распределения остаточных напряжений в нефтепромысловых трубах отечественного производства
3.2. Влияние режимов термической обработки на распределение
остаточных напряжений.
3.2.1. Методы создания контролируемого распределения остаточных напряжений термическим воздействием.
3.2.2. Влияние температуры нагрева и способа охлаждения на распределение остаточных напряжении.
3.2.3. Влияние скорости охлаждения на распределение остаточных напряжений
3.2.4. Отработка режимов охлаждения на трубах.
3.2.5. Влияние времени выдержки при температуре ТО на распределение остаточных напряжений.
3.2.6. Влияние числа циклов обработки на распределение остаточных напряжений
3.2.7. Влияние исходного напряженного состояния груб на изменение распределения остаточных напряжений, обусловленное ОТО
3.3. Способ окончательной термической обработки.
Глава 4. Исследование влияния характера распределения остаточных напряжений на структуру и коррозионные свойства трубных сталей
4.1. Структура сталей до и после окончательной термической обработки.
4.2. Влияние ОТО на механические свойства.
4.3. Влияние остаточных напряжений на коррозионные свойства.
4.3.1. Испытания на общую коррозию
4.3.2. Изменение механических свойств при испытаниях на водородное охрупчивание.
4.3.2.1. Испытания на растяжение
4.3.2.2. Испытание на сплющивание.
4.3.2.3. Испытания на ударную вязкость
4.3.3. Оценка электрохимической активности поверхности на основе измеренных электродных потенциалов
Глава 5. Разработка методики расчета остаточных напряжений в
зависимости от способа и интенсивности охлаждения и типоразмера груб
5.1. Расчет температгрного поля трубы.
5.2. Расчет поля напряжений трубы
Выводы.
Список литературы


Термическая обработка для получения контролируемого распределения ОН в нефтепромысловых трубах до настоящего времени не использовалась. Отсутствуют представления как о величине ОН, обеспечивающих необходимую коррозионную стойкость, так и о технологических режимах их получения. Так же необходимы надежные методы контроля распределения ОН по толщине стенки, особенно для изделий массового производства. Цель работы и основные задачи исследования. Цель Повышение коррозионной стойкости нефтепромысловых труб на основе создания контролируемого распределения остаточных напряжений по стенке трубы. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи. Отработать методику измерения распределения остаточных напряжений по толщине стенки кольцевых образцов, вырезанных из труб. Провести анализ распределения остаточных напряжений в трубах нефтяного сортамента изготовленных разными производителями и по различной технологии производства. На плоских, кольцевых образцах и трубах установить изменение характера распределения остаточных напряжений в зависимости от вида и интенсивности охлаждения. Получить зависимости механических и коррозионных свойств металла труб от знака и величины поверхностных остаточных напряжений. Разработать режимы окончательной термической обработки труб ОТО, обеспечивающие повышенную коррозионную стойкость стальных труб в РЬБсодержащих средах. Разработать методику расчета распределения термических ОН для труб различного размера в зависимости от вида и интенсивности охлаждения. Научная новизна работы. МПа. Разработана методика расчета распределения остаточных напряжений, в зависимости от способа и интенсивности охлаждения и типоразмера труб, учитывающая температурные изменения теплофизических и механических свойств металла. Впервые показана связь коррозионной стойкости труб из углеродистых и низколегированных сталей в Нсодержащих средах от знака и величины остаточных напряжений. Экспериментально показана возможность повышения коррозионной стойкости металлических труб на основе создания термической обработкой поверхностных сжимающих остаточных напряжений. На защиту выносятся. Результаты измерения остаточных напряжений в горячекатаных трубах серийного производства разных производителей и разной технологии производства. Методика расчета распределения остаточных напряжений в зависимости от способа и интенсивности охлаждения и типоразмера труб. Метод и режимы получения на поверхности труб сжимающих остаточных напряжений более 0 МПа. Результаты измерений и зависимости коррозионной стойкости в Нсодержащих средах образцов трубных сталей от знака и величины остаточных напряжений на их поверхности. Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработана технология и предложены режимы ОТО, позволяющие получить на поверхности стальных изделий сжимающие остаточные напряжения по величине более 0 МПа Патент РФ. АЛ при испытаниях на сплющивание уменьшается с 6,1 до 3,7 для низкоуглеродистых сталей и с до для среднеуглеродистых сталей. Апробация. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на конференциях первая международная конференция Безопасность. Технология. Управление Тольятти г. Всероссийская научнотехническая конференция Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении Тольятти г. I, IV и V Евразийские научнопрактические конференции Прочность неоднородных структур Москва , , гг. XVI международная конференция Физика прочности и пластичности материалов Самара г. II Международная школа Физическое материаловедение, XVII Уральская школа материаловедовтермистов Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов Тольятти г. Международная конференция Взаимодействие дефектов неупругие явления в твердых телах Тула г. V и VI Международные конференция Прочность и разрушение материалов и конструкций Оренбург , гг. III международная научнопрактическая конференция Материалы в автомобилестроении Тольятти г. XVII международная конференция Физика прочности и пластичности материалов Самара г. XVIII Школа материаловедовтермистов Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов Тольятти г.