Alat perlombongan minyak bawah tanah berfungsi di telaga sedalam ribuan meter, dalam persekitaran yang keras dan keadaan tekanan yang kompleks. Biasanya, alat perlombongan bukan sahaja perlu menahan tegasan tegangan dan tegasan lenturan kilasan, tetapi juga geseran dan hentaman yang kuat. Pada masa yang sama, alat ini juga dapat menahan suhu tinggi, tekanan tinggi dan kakisan persekitaran.
Ini memerlukan sifat bahan alat perlombongan bawah tanah untuk mempunyai sifat mekanikal komprehensif yang sangat baik, yang bukan sahaja mesti memastikan kekuatan yang tinggi, tetapi juga memastikan ketahanan hentaman yang sangat baik, dan pada masa yang sama tahan terhadap kakisan oleh air laut dan lumpur. Memandangkan keperluan prestasi keadaan kerja dasar lubang, pemilihan bahan alat dasar lubang biasanya keluli struktur aloi yang mengandungi unsur tahan kakisan seperti Cr dan Mo, dan kemudian melalui proses rawatan haba dan pembajaan yang sesuai untuk memastikan ia memenuhi keperluan kekuatan dan ketahanan hentaman. Artikel ini memberi tumpuan kepada proses pemprosesan rentetan paip dasar lubang. Apabila salah satu bahan kerja paip paksi yang diperbuat daripada keluli 40CrMnMo dipadamkan dan dibaja, keretakan teruk berlaku berkali-kali semasa proses pelindapkejutan, mengakibatkan bahan kerja dikikis dan menyebabkan kerugian ekonomi tertentu. Untuk tujuan ini, punca retakan pelindapkejutan dianalisis dari aspek komposisi kimia, struktur, proses rawatan haba, dan morfologi retakan bahan tiub paksi, dan penambahbaikan dan langkah pencegahan dicadangkan.
1. Huraian bahan kerja yang gagal: Bahan mentah ialah bahan tempaan pepejal keluli 40CMnMo dengan diameter φ200 mmx1 m. Aliran proses: putaran kasar→penggerudian dan penggerudian (sehingga ketebalan dinding kira-kira 20mm)→pelindapkejutan→pembajaan→penamat. Garis besar bahan kerja tiub paksi ialah paip dengan panjang kira-kira 1m, diameter φ200 mm, dan ketebalan dinding 20 mm.
Proses rawatan haba: mula-mula panaskan perlahan-lahan hingga 500°C di dalam relau kotak, kemudian masukkan ke dalam relau mandian garam untuk memanaskannya pada suhu pelindapkejutan 860~880°C. Masa pemanasan dalam relau mandian garam adalah kira-kira 30 minit dan kemudian dilindapkejutan pada suhu kira-kira 40-60°C. Padamkan dalam minyak selama kira-kira 10 minit. Selepas mengeluarkannya, panaskan dalam relau kotak dan biarkan pada suhu 600°C selama 10 jam sambil disejukkan di dalam relau.
Situasi retakan: Retakan terbentuk di sepanjang paksi tiub tengah, boleh dilihat dari tepi, dan telah retak dalam arah ketebalan dinding jejarian.
2. Pengesanan dan analisis
2.1 Pengesanan komposisi kimia: Bahan kerja tiub paksi retak yang telah dipadamkan telah disampel melalui pemotongan dawai separa untuk analisis komposisi. Komposisi kimianya mematuhi GB/T3077–1999 “Komposisi Kimia dan Sifat Mekanikal Keluli Struktur Aloi”.
2.2 Pakar dalam pengesanan dan analisis metalografi: Ambil dua sampel tiub paksi yang telah dipadamkan dan dibaja secara membujur, dirawat dengan api (dipenebat pada suhu 850°C selama 15 jam dan disejukkan dalam relau), kemudian digilap dengan kertas pasir dan digilap pada mesin penggilap, menggunakan asid nitrik 4% dan alkohol, dan perhatikan struktur metalografinya. Sampel 2 dikisar terus dengan kertas pasir dan kemudian digilap dan dihakis, dan struktur metalografinya diperhatikan. Membandingkan struktur metalografi yang dikesan dengan GBT 13299-1991 “Kaedah Penilaian Mikrostruktur Keluli”, didapati bahawa struktur berjalur dalam sampel 1 adalah gred 3 hingga 4, yang mana putih adalah ferit eutektoid dan kelabu-hitam adalah mutiara. Dalam badan pearlit, struktur pearlit menyumbang kira-kira 60%, yang lebih tinggi. Struktur metalografi sampel 2 adalah troostit terbaja dan sedikit troostit terbaja.
3. Analisis punca dan penyelesaian keretakan
3.1 Bentuk retakan dan proses rawatan haba: Perhatikan bentuk retakan dalam tiub paksi. Ia adalah retakan membujur. Ia berlaku di sepanjang arah paksi dan retakan itu dalam. Malah, jelas bahawa retakan telah retak di sepanjang arah jejari di tepi tiub paksi. Disimpulkan bahawa tegasan yang menyebabkan retakan tiub paksi adalah tegasan tegangan tangen permukaan, yang disebabkan oleh tegasan struktur kemudian. Pada masa yang sama, kerana bahan tiub paksi ialah keluli struktur aloi karbon sederhana, tegasan struktur juga mendominasi semasa proses pelindapkejutan. Transformasi martensitik berlaku dan keplastikan berkurangan dengan mendadak. Pada masa ini, tegasan struktur meningkat dengan mendadak, supaya tegasan tegangan yang terbentuk pada permukaan bahan kerja oleh tegasan dalaman pelindapkejutan melebihi kekuatan keluli semasa penyejukan, menyebabkan retakan, yang sering berlaku pada bahagian yang telah dilindapkejutan sepenuhnya. Kejadian retakan sedemikian terutamanya disebabkan oleh tegasan struktur yang besar yang disebabkan oleh proses pelindapkejutan yang tidak betul. Oleh kerana suhu pemanasan pelindapkejutan tiub paksi ialah 860~880℃, yang agak tinggi, ia cepat dimasukkan ke dalam minyak pelindapkejutan 40~60℃. Apabila suhu melebihi suhu peralihan Ms, suhu pemanasan pelindapkejutan adalah tinggi. Tegasan haba adalah besar, dan apabila penyejukan di bawah suhu transformasi MS, suhu minyak pelindapkejutan adalah agak rendah, dan masa pelindapkejutan selama 10 minit agak lama. Semasa proses penyejukan pantas, lebih banyak martensit dihasilkan. Isipadu spesifik yang berbeza bagi struktur yang berbeza, seterusnya, menghasilkan tekanan tisu yang lebih besar, yang merupakan salah satu punca keretakan pelindapkejutan tiub paksi.
3.2 Keseragaman struktur bahan mentah: Melalui analisis metalografi sampel 1 yang dipintas selepas penyepuhlindapan (penebat pada 850°C selama 15 jam dan penyejukan dalam relau), didapati bahawa tiub paksi dengan retakan masih mempunyai jalur yang jelas selepas penyepuhlindapan. Kewujudan pengasingan tisu seperti jalur menunjukkan bahawa bahan kuprum itu sendiri mempunyai pengasingan tisu seperti jalur yang serius dan struktur yang tidak sekata. Kewujudan struktur seperti jalur akan meningkatkan kecenderungan keretakan pelindapkejutan pada bahan kerja. Literatur yang berkaitan menunjukkan bahawa struktur seperti jalur dalam keluli aloi karbon rendah dan sederhana merujuk kepada struktur seperti jalur yang terbentuk di sepanjang arah penggelek atau arah penempaan keluli. Jalur yang kebanyakannya terdiri daripada ferit proeutektoid dan jalur yang kebanyakannya terdiri daripada pearlit disusun di atas satu sama lain. Struktur tuangan adalah struktur yang cacat yang sering muncul dalam keluli. Oleh kerana keluli cair menghablur secara selektif semasa proses penghabluran jongkong untuk membentuk struktur dendrit dengan komponen kimia yang tidak sekata, dendrit kasar dalam jongkong memanjang sepanjang arah ubah bentuk semasa penggelek atau penempaan dan secara beransur-ansur menjadi konsisten dengan arah ubah bentuk. , sekali gus membentuk jalur (jalur) unsur karbon dan pengaloi yang susut dan jalur susut disusun berselang-seli antara satu sama lain. Di bawah keadaan penyejukan perlahan, jalur karbon dan unsur pengaloi yang susut (austenit yang terlalu sejuk mempunyai kestabilan yang lebih rendah) memendakkan ferit proeutektoid, dan melepaskan karbon berlebihan ke dalam zon diperkaya di kedua-dua belah pihak, akhirnya membentuk zon yang didominasi oleh ferit: zon diperkaya karbon dan unsur pengaloi, yang austenitnya yang terlalu sejuk lebih stabil. Selepas itu, jalur yang terutamanya terdiri daripada pearlit terbentuk, sekali gus membentuk struktur seperti jalur di mana jalur terutamanya ferit dan jalur yang terdiri daripada pearlit berselang-seli antara satu sama lain. Mikrostruktur jalur bersebelahan yang berbeza dalam struktur jalur tiub paksi, serta perbezaan morfologi dan gred struktur jalur, menyebabkan pekali pengembangan dan perbezaan isipadu tentu sebelum dan selepas perubahan fasa meningkat semasa rawatan haba dan proses pelindapkejutan tiub paksi, mengakibatkan tekanan organisasi yang besar akhirnya akan meningkatkan herotan pelindapkejutan tiub paksi. Jika proses pelindapkejutan tidak betul, kecenderungan struktur jalur untuk menyebabkan herotan pelindapkejutan dan keretakan akan meningkat, menjadikannya lebih mudah untuk menyebabkan keretakan pelindapkejutan.
3.3 Penyelesaian dan kesan: Melalui analisis di atas tentang punca keretakan tiub paksi semasa proses pelindapkejutan, kami terlebih dahulu menambah baik rawatan haba dan proses pelindapkejutan, mengurangkan suhu pelindapkejutan sebanyak kira-kira 10°C, dan meningkatkan suhu minyak pelindapkejutan kepada kira-kira 90°C. Pada masa yang sama, masa tiub paksi dalam minyak pelindapkejutan juga dipendekkan. Keputusan menunjukkan bahawa tiub paksi tidak retak semasa pelindapkejutan. Dapat dilihat bahawa punca utama keretakan pelindapkejutan tiub paksi adalah proses pelindapkejutan yang tidak betul, dan struktur seperti jalur dalam bahan mentah akan meningkatkan kecenderungan keretakan pelindapkejutan tiub paksi, tetapi ia bukanlah punca utama keretakan pelindapkejutan. Ujian pengedap telah dijalankan pada tiub paksi, dan ia dapat mengekalkan tekanan yang stabil selama 10 minit pada tekanan 3500 psi (bersamaan dengan 24 MPa), yang memenuhi sepenuhnya keperluan pengedap alat dasar lubang.
4 Kesimpulan
Punca utama keretakan pelindapkejutan tiub paksi adalah proses pelindapkejutan yang tidak betul, dan struktur seperti jalur dalam bahan mentah meningkatkan kecenderungan keretakan pelindapkejutan tiub paksi, tetapi ia bukanlah punca utama keretakan pelindapkejutan. Selepas proses rawatan haba diperbaiki, tiub paksi tidak lagi retak semasa pelindapkejutan, dan apabila ujian pengedap dijalankan pada tiub paksi, tekanan boleh distabilkan selama 10 minit pada 3500 psi (bersamaan dengan 24MPa), yang mematuhi sepenuhnya keperluan pengedap alat dasar lubang. Untuk mengelakkan tiub paksi daripada retak semasa proses pelindapkejutan, Nota:
1) Pastikan kawalan bahan mentah yang baik. Struktur jalur dalam bahan mentah dikehendaki ≤3, pelbagai kecacatan dalam bahan mentah seperti kelonggaran, pengasingan, kemasukan bukan logam, dan sebagainya mesti memenuhi keperluan standard, dan komposisi kimia serta mikrostruktur mesti seragam.
2) Kurangkan tekanan pemesinan. Pastikan jumlah suapan yang munasabah untuk mengurangkan tekanan baki pemesinan, atau lakukan pembajaan atau penormalan sebelum pelindapkejutan untuk menghapuskan tekanan pemesinan.
3) Pilih proses pelindapkejutan yang munasabah untuk mengurangkan tekanan struktur dan tekanan haba. Kurangkan suhu pemanasan pelindapkejutan dengan sewajarnya dan tingkatkan suhu minyak pelindapkejutan kepada kira-kira 90°C. Pada masa yang sama, masa kediaman tiub paksi dalam minyak pelindapkejutan juga dipendekkan.
Masa siaran: 28 Mei 2024