Visitas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2025-02-06 Origen:Sitio
La tubería de perforación de aceite es un tipo de herramienta de perforación en el campo de aceite y el componente principal de la cuerda de perforación de aceite. Reproduce el papel de conectar cuerdas de perforación, transmitir lodo y transmitir torque durante la perforación. Está sujeto a cargas complejas como compresión, tensión, torsión y flexión durante la operación, y está sujeto a una fuerte vibración e impacto. En la actualidad, las tuberías de taladro de aceite están hechas de juntas de tubería de perforación y cuerpos de tubería mediante soldadura por fricción, y la zona de soldadura se apaga y templada localmente después de la soldadura. Los estudios han encontrado que la fractura frágil de bajo estrés en la zona de soldadura de la tubería de perforación es el fenómeno más común, y la zona de soldadura se convierte en el área débil de toda la tubería de perforación. Por lo tanto, controlar las propiedades mecánicas de la zona de soldadura es la clave para garantizar la calidad de la tubería de perforación, y la tenacidad al impacto es el indicador clave para juzgar las propiedades mecánicas de la zona de soldadura de la tubería de perforación.
A excepción de la tenacidad de impacto no calificada, las otras propiedades mecánicas de las muestras de soldadura de tubería de perforación cumplen con los requisitos de la especificación API 5DP: 2009. La microestructura en ambos lados de la soldadura es una troostita templada + una pequeña cantidad de ferrita, no hay una estructura de martensita y sobrecalentamiento grueso no empapado, hay muchas inclusiones no metálicas de clase A en el área de soldadura, y el sistema fino alcanza el nivel 1.5. El contenido de fósforo y azufre del material del cuerpo de la tubería es bajo, y el nivel de inclusiones no metálicas también es bajo, pero el contenido de azufre del material de la articulación de la tubería de perforación excede el estándar, con una fracción de masa de 0.016%, y el grueso El sistema de inclusiones no metálicas de clase A alcanza el nivel 2.0 y el contenido es relativamente alto. A través del análisis macroscópico y microscópico de la fractura de la muestra de impacto de soldadura, se puede juzgar que hay muchas inclusiones mixtas no metálicas de FE y MN en la fractura. Debido al alto contenido de las inclusiones no metálicas de clase A en la fractura de la muestra de impacto, se destruye la continuidad de la organización en la zona de soldadura. La plasticidad y la elasticidad de las inclusiones no metálicas son muy diferentes de las del acero. Las inclusiones no metálicas no pueden deformarse plásticamente sincrónicamente con el acero, por lo que cada vez se genera más concentración de tensión alrededor de las inclusiones no metálicas, formando una superficie de enlace débil. Cuando se someten a la fuerza de impacto, las grietas aparecen primero en la superficie de unión débil y, finalmente, las grietas se extienden en la superficie de unión de soldadura, lo que hace que la muestra se rompa. Por lo tanto, el alto contenido de inclusiones no metálicas en la zona de soldadura de la muestra reducirá en gran medida la dureza del impacto. El elemento de azufre en el material de la junta de la tubería de perforación se genera durante el proceso de fundición. La mayoría de los elementos de azufre se reúnen en grupos en los límites de grano de dendrita para formar sulfuros. Los sulfuros en el proceso de laminación en caliente son fáciles de deformar, a menudo se extienden en forma de husillos delgados y se distribuyen en la organización con bandas, causando la anisotropía del acero. Durante la soldadura por fricción, la junta de la tubería de perforación y el cuerpo de la tubería están soldados a alta temperatura y alta presión. Con el flujo de plástico del metal en la superficie de la soldadura, la dirección de distribución original del sulfuro se cambia de paralelo a el eje de la junta de tubería de perforación a paralela a la dirección de la soldadura, es decir, perpendicular a la dirección del eje, por lo que el sulfio se distribuye a lo largo de la soldadura.
Debido al alto contenido de las inclusiones no metálicas de clase A en el área de soldadura de la muestra de soldadura, se destruye la continuidad de la organización, lo que resulta en la dureza del impacto que no cumple con los requisitos de la especificación API 5DP: 2009, pero la resistencia a la tracción alcanza 880MPA. Los estudios relacionados muestran que cuando la muestra está sometida a estrés por tracción, el estrés por tracción es perpendicular a la superficie de la articulación de la soldadura y se distribuye uniformemente en toda la superficie de la articulación de la soldadura. Por lo tanto, la tasa de propagación de grietas causada por las inclusiones no metálicas es relativamente lenta, pero cuando la muestra está sujeta a la fuerza de impacto, la superficie de la articulación de la soldadura está sujeta a un esfuerzo cortante desigual, y la tasa de propagación de grietas formada por inclusiones no metálicas es relativamente rápido. Por lo tanto, los defectos de unión débiles formados por inclusiones no metálicas tienen poco efecto sobre la resistencia a la tracción de la muestra de soldadura, pero tienen un gran efecto sobre la tenacidad de impacto de la muestra de soldadura.
Conclusión y sugerencias
(1) La tenacidad de impacto de la zona de soldadura de tubería de perforación es baja y no cumple con los requisitos de API SPEC5DP: 2009. Esto se debe a que el contenido de las inclusiones no metálicas de clase A en la zona de soldadura es alto, lo que destruye la continuidad de la estructura. Cuando se somete a la fuerza de impacto, las grietas aparecen primero en la superficie de unión débil del defecto, y las grietas se expanden rápidamente y eventualmente hacen que el espécimen se rompa.
(2) El alto contenido de azufre del material de la junta de tubería de perforación y el alto nivel y el contenido de las inclusiones no metálicas de clase A son las principales razones de la gran cantidad de defectos de inclusión no metálicos de clase A en la zona de soldadura.
(3) Los defectos de unión débiles formados por inclusiones no metálicas en la zona de soldadura tienen poco efecto sobre la resistencia a la tracción, pero tienen un gran impacto en la dureza de impacto de la muestra de soldadura.
(4) Se recomienda aumentar la inspección de inclusión no metálica cuando la junta de tubería de perforación ingresa a la fábrica para garantizar que la pureza del material de la junta de tubería de perforación cumpla con los requisitos, asegurando así que el rendimiento de la zona de soldadura por fricción de la tubería de perforación cumple con los requisitos estándar.
