Разработка, исследование и внедрение технологии производства высококачественных насосно-компрессорных труб из непрерывно-литой заготовки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат технических наук Овчинников, Дмитрий Владимирович

• Овчинников, Дмитрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Овчинников, Дмитрий Владимирович

Введение.

1 Особенности формоизменения металла при радиально-сдвиговой прокатке и резке круглых заготовок на ножницах.

1.1 Использование радиально-сдвиговой прокатки для обжатия сплошных заготовок.

1.2 Структурные изменения стали в процессе радиально-сдвиговой прокатки.

1.3 Формоизменение заготовок при прокатке.

1.3.1 Причины образования утяжин на концах заготовок при прокатке.

1.3.2 Влияние технологических факторов на формоизменение металла при прокатке.

1.4 Формоизменение металла при резке круглых заготовок.

1.5 Задачи исследования.

2 Формоизменение трубной заготовки при прокатке в трехвалковом обжимном стане.

2.1 Физическое моделирование образования- утяжин на концах заготовок при обжатии.

2.1.1 Устройство для проведения физического моделирования.

2.1.2 Планирование эксперимента.

2.1.3 Исследование результатов эксперимента.

2.2 Математическое моделирование процесса образования утяжин.

2.2.1 Алгоритм решения краевой задачи в программе Ое1шт-ЗВ.

2.2.2 Планирование вычислительного эксперимента.

2.2.3 Постановка задачи математического моделирования.

2.2.4 Исследование результатов математического моделирования.

2.3 Промышленное исследование процесса образования утяжин.

2.3.1 Влияние режимов нагрева заготовок на качество готовых труб.

2.3.2 Планирование и результаты промышленного эксперимента.

2.3.3 Исследование результатов промышленных экспериментов.

3 Разработка и исследование нового способа разрезки заготовок.

3.1. Физическое моделирование процесса резки заготовок.

3.1.1 Устройство для проведения физического моделирования.

3.1.2 Влияние формы ножей на размеры концевой части заготовки.

3.2 Математическое моделирование процесса резки заготовок.

3.2.1 Планирование вычислительного эксперимента.

3.2.2 Постановка задачи математического моделирования.

3.2.3 Исследование результатов математического моделирования.

3.3 Промышленное исследование процесса резки круглых заготовок.

3.3.1 Планирование эксперимента.

3.3.2 Исследование результатов опытных работ.

4 Разработка и исследование новой технологии производства насосно-компрессорных труб на ТПА-80.

4.1 Новый способ обжатия непрерывно-литых заготовок на стане винтовой прокатки.

4.2 Новая технологическая схема производства труб из непрерывно-литых заготовок.

4.3 Сравнительный анализ эволюции зеренной структуры и механических свойств труб на ТПА-80.

4.4 Исследование уровня брака при производстве труб на ТПА-80.

4.4.1 Исследование уровня брака по дефектам вида «раковина-вдав».

4.4.2 Исследование уровня брака по дефектам вида «наружная плена».

4.4.3 Исследование уровня брака по дефектам вида «внутренняя плена».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка, исследование и внедрение технологии производства высококачественных насосно-компрессорных труб из непрерывно-литой заготовки»

В настоящее время имеется тенденция к открытию и развитию месторождений нефти и газа, которые располагаются в районах Крайнего Севера и Сибири. Среднемесячная температура в холодных макроклиматических районах достигает значений от -30 до -60°С. В условиях действия низких температур для обеспечения безаварийной эксплуатации трубы нефтяного сортамента должны соответствовать требованиям по хладостойкости металла, т.к. полученные незначительные механические повреждения в условиях действия отрицательных температур весьма часто приводят к их разрушению.

Для некоторых месторождений нефти и газа характерно наличие коррозионно-агрессивных компонентов, таких как сероводород и двуокись углерода, которые снижают стойкость труб при их эксплуатации. Для решения этой проблемы трубы нефтяного сортамента изготавливаются в коррозионно-стойком исполнении из специальных сталей с пониженным содержанием серы до 0,007% и фосфора до 0,015%, а также с низкой загрязненностью стали неметаллическими включениями и газами.

Условия добычи и потребления нефти и газа приводят к необходимости повышения рабочего давления не только в трубопроводах, но в добывающих скважинах. Для обеспечения стойкости труб, эксплуатируемых под высоким давлением, требуется повышать уровень их механических свойств и, в частности, прочностные характеристики.

Ужесточение требований к трубам нефтяного сортамента по хладостойкости, коррозионной стойкости и прочности желательно осуществлять одновременно со снижением себестоимости продукции. С этой целью на ОАО «СинТЗ» предложено в качестве трубной заготовки использовать непрерывно-литой металл. Современная технология электросталеплавильного производства, основанная на получении низкопримесного расплава, внепечной обработки и, при необходимости, вакуумирова-ния стали, обеспечивает производство высококачественного непрерывно-литого металла. Кроме того, использование непрерывно-литых заготовок позволяет значительно уменьшить обрезь металла, увеличить выход годного, повысить производительность трубопрокатного агрегата и улучшить условия труда.

Однако существующие процессы прошивки не обеспечивают стабильное получение из литой заготовки качественной гильзы вследствие ярко выраженной литой структуры металла и наличия осевой пористости в заготовке. В этом случае предварительное деформирование непрерывно-литого металла способом винтовой прокатки, обеспечивающим большие сдвиговые деформации, способствующие интенсивной проработке литой структуры, являются весьма эффективным, однако требует решения актуальной научно-технической задачи по разработке эффективной технологии производства труб нефтяного сортамента.

Автором проведены исследования процесса винтовой прокатки сплошных заготовок на трехвалковом обжимном стане, выполнены исследования процесса резки заготовок на ножницах горячей резки, а также металлографические исследования эволюции зеренной структуры и механических свойств стали при производстве труб. Получены результаты, представляющие научную и практическую ценность и отвечающие требованиям оригинальности и новизны. Разработанные калибровки валков обжимного стана и ножей для ножниц горячей резки, позволяющие повысить качество готовой продукции, также представляют научно-практическую ценность.

Новая технология производства высококачественных насосно-компрессорных труб с использованием трехвалкового обжимного стана винтовой прокатки разработана и внедрена в производство впервые в мировой практики и пригодна для применения на других трубопрокатных агрегатах в случае использования непрерывно-литых трубных заготовок.

На защиту выносится: - новый способ изготовления труб на ТПА-80 из непрерывно-литой заготовки из углеродистых и легированных марок стали с обжатием заготовки по диаметру на 2СМ-30% в трехвалковом стане винтовой прокатки при повышенных углах подачи, обеспечивающий интенсивную проработку исходной литой структуры металла, а также необходимый уровень механических свойств труб; методика исследования формоизменения концевых частей заготовок при обжатии на стане винтовой прокатки, включающая физическое, математическое моделирование процесса и промышленные испытания; результаты комплексного исследования нового способа резки заготовок, позволяющего повысить качество труб и выход годного; закономерности формоизменения концевых частей заготовок при резке и обжатии от температурных и скоростных режимов деформации, а также от калибровки инструмента обжимного стана и ножниц горячей резки; оптимальные режимы деформации и калибровки инструмента ножниц горячей резки и трехвалкового стана винтовой прокатки, позволяющие уменьшить размеры концевых утяжин на заготовках и повысить качество готовых труб.

Заключение диссертации по теме «Обработка металлов давлением», Овчинников, Дмитрий Владимирович

5 Выводы

5. К Причиной преждевременного выхода из строя ножей явилась пластическая деформация pao- ; чей поверхности зева вследствие нагрева ее выше температуры теплостойкости стали. ача^ник ЦЗЛ

Гольдина 23-73

П. Ю. Горожанин л oí

2AG рис. I. Внешний вид зева ножа после эксплуатации.