Л80-13Cr

Труба L80-13Cr

С развитием мировой нефтедобывающей промышленности условия эксплуатации нефтяных скважин становятся всё более жёсткими, и коррозия углекислого газа по отношению к обсадным трубам также приобретает серьёзный характер, что приводит к повышению скорости коррозии стальных труб и появлению интенсивной локальной коррозии, вплоть до образования язв и пробоин в обсадных трубах, делающих их непригодными для использования. Коррозия под воздействием CO₂ стала глобальной проблемой и одним из важнейших факторов, угрожающих безопасности добычи нефти на месторождениях. В настоящее время высоколегированные сплавы с высоким содержанием хрома обладают хорошей устойчивостью к коррозии CO₂; среди них 13Cr и супер-13Cr уже стали рекомендуемыми материалами для изготовления обсадных труб благодаря их превосходной стойкости к коррозии CO₂.

Трубопроводная продукция L80-13Cr — это высокихромистый материал, пользующийся наибольшим спросом в нефтедобывающей промышленности; её концы обычно обрабатываются специальными резьбами с хорошей герметизацией и высокой прочностью соединения. По сравнению с трубами API с утолщёнными концами, трубы с утолщёнными концами и специальными резьбовыми соединениями требуют более толстого и длинного утолщённого участка, что создает значительные сложности при формировании концов и контроле механических свойств. В настоящее время лишь немногие компании как в Китае, так и за рубежом способны производить трубы L80-13Cr с утолщёнными концами и специальной резьбой.

Характеристики стальной трубы L80-13Cr  
● Химический состав и характеристики обработки
Сталь L80-13Cr, используемая в испытании, и GB/T 1220—2007 «Нержавеющая сталь»

Химический состав мартенситной нержавеющей стали 20Cr13 в «Стальных прутках» аналогичен и соответствует требованиям стандарта API Spec 5CT-2011 «Технические условия на обсадные и насосно-компрессорные трубы». Химический состав стали L80-13Cr представлен в таблице 1.

Химический состав (массовая доля) стали 1L80-13Cr, таблица 1

80-13Cr — это высоколегированная сталь с содержанием легирующих элементов около 15%. Устойчивость к деформации этого вида стали при высокой температуре примерно в 1,5 раза превышает аналогичный показатель углеродистой стали. Для улучшения обрабатываемости и формообразующих свойств металлов сопротивление материалов в процессе пластической деформации обычно снижают путём повышения температуры термической обработки.

● Механические свойства
В ходе испытания образец L80-13Cr был аустенизирован в муфельной печи при температуре 1000 °C в течение 30 мин. После извлечения образца из печи его охлаждали на воздухе до комнатной температуры, затем образцы подвергали отпуску в муфельной печи при температуре 650–750 °C в течение 60 мин. Растяжимость и ударные свойства корпуса специальной резьбовой утолщённой трубы L80-13Cr представлены в таблице 2.
Таблица 2 Растяжимые и ударные свойства корпуса трубной продукции с утолщённой специальной резьбой L80-13Cr

● Производственный процесс
Процесс производства специальной резьбовой толстостенной нефтепроводной трубы L80-13Cr включает следующие этапы: стальная труба соответствующего размера → утолщение концов трубы → термообработка → термическая правка → проверка эксплуатационных характеристик → ультразвуковая дефектоскопия → проверка размеров и внешнего вида стальной трубы → гидравлическое испытание → обтачивание концов трубы до заданного размера → дефектоскопия утолщённого конца и глухой зоны конца трубы → пескоструйная обработка внутренней и наружной поверхностей стальной трубы → маркировка → упаковка и складирование.
● Конец трубы
Чтобы гарантировать соответствие размеров утолщённого конца и металлографической структуры требованиям, температура нагрева строго контролируется ниже 1280℃. Для снижения сопротивления деформации материала 13 Cr при низкотемпературном нагреве применяется многоступенчатый процесс утолщения с небольшими деформациями, позволяющий получить утолщённый конец. Благодаря разумному расчёту и распределению деформации утолщения в каждом канале, а также путём проектирования пресс-формы для утолщения концов труб, обеспечивается соответствие размеров концов труб проектным требованиям.

● и термическая обработка
Толстостенная маслопроводная труба с особым резьбовым соединением L80-13 Cr подвергается термообработке в печи поступательного нагрева. Температура аустенитизации составляет 980℃; охлаждение производится на воздухе до температуры ниже 50℃. Твёрдость корпуса трубы и утолщённых концов резьбы L80-13 Cr приведена в таблице 3. Согласно спецификации API Spec 5CT-2011, формула твёрдости HRC, соответствующая содержанию мартенсита 95% после закалки стального материала, имеет вид:
HRC = 59xw(C) + 29 (1)
Значение твёрдости по Роквеллу HRC —— для закалённого материала, в уравнении.
Печь для термообработки ступенчатого типа используется для повторной закалки специальной резьбовой толстостенной нефтяной трубы L80-13 Cr после воздушного охлаждения. Температура нагрева выбирается на уровне 723℃; время выдержки труб в печи — 200 минут; после этого трубу охлаждают до комнатной температуры на воздухе.

● Физические изделия: путём внутренней расточки, наружной обработки и обработки плоской головки L80-13 Cr внешний диаметр, внутренний диаметр и длина утолщённого конца L80-13 Cr обрабатываются до размеров, указанных в чертеже. Квалифицированные специальные резьбовые утолщённые нефтепроводные трубы L80-13 Cr после нанесения маркировки подвергаются упаковке с использованием подставок для предотвращения ударов. Упакованная для отгрузки L80-13 Cr показана на Рисунке 5.

Благодаря разумному проектированию процесса утолщения, удается избежать образования δ-феррита в утолщённой нефтепроводной трубе с особым резьбовым соединением L80-13Cr; размеры концов труб продукции соответствуют требованиям заказчика.
Благодаря разработке технологии термической обработки была решена проблема трудного контроля механических свойств изделий из 13Cr, и достигнуты высокие эксплуатационные характеристики корпуса и утолщённого конца специальной резьбы L80-13Cr.