Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2013 в 20:39, курсовая работа
Изделие представляет собой электросварную трубу из низколегированной стали с продольным швом, со снятым наружным и внутренним гратом.
Электросварные обсадные трубы изготавливаются из горячекатаной низколегированной стали. Они применяются для предохранения стенок нефтяных и газовых скважин от разрушений, попадания воды в скважины, а также для разделения друг от друга газоносных и нефтяных пластов.
1.Задание………………………………………………………………………… 3
2.Общие сведения……………………………………………………………….. 3
3.Описание проблемной ситуации……………………………………………... 4
4.Предварительная постановка задачи………………………………………… 5
5.Выбор аналогов и прототипа и описание их признаков……………………. 6
6.Уточнённая постановка задачи………………………………………………. 7
7.Описание заявки на изобретение…………………………………………….. 7
7.1.Название……………………………………………………………………. 7
7.2.Область техники, к которой относится изобретение……………………. 7
7.3.Аналоги и их недостатки………………………………………………….. 7
7.4.Прототип и его недостатки………………………………………………... 8
7.5.Задача изобретения……………………………………………………….... 8
7.6.Сущность изобретения…………………………………………………….. 8
7.7.Формула изобретения…………………………………………………….. 10
8.Список использованных источников……………………………………….. 11
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теплофизики, автоматизации и экологии печей
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
“Основы инженерного творчества”
Способ термической обработки нефте - газопроводных труб
студентка гр. 08-ТОМ
Нижний Новгород
2012
Содержание
1.Задание………………………………………………………
2.Общие сведения……………………………………
3.Описание проблемной ситуации……………………………………………... 4
4.Предварительная постановка задачи………………………………………… 5
5.Выбор аналогов и
прототипа и описание их
6.Уточнённая постановка задачи………………………………………………. 7
7.Описание заявки на изобретен
7.1.Название………………………………………………
7.2.Область техники, к которой относится изобретение……………………. 7
7.3.Аналоги и их
недостатки………………………………………………….
7.4.Прототип и его
недостатки………………………………………………..
7.5.Задача изобретения…………………………………………………
7.6.Сущность изобретения………………
7.7.Формула изобретения…………………
8.Список использованных источников……………………………………….. 11
9.Построение конструктивной функциональной структуры (КФС) способа термической обработки нефте – газопроводных труб………………………..12
1.Задание
Разработка или усовершенствование способа термической обработки нефте-газопроводных труб из малоуглеродистой стали, стойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород, на основе патентного поиска.
2.Общие сведения о техническом объекте
Электросварные нефте-
Изделие представляет собой электросварную трубу из низколегированной стали с продольным швом, со снятым наружным и внутренним гратом.
Электросварные обсадные
трубы изготавливаются из горячекатаной низколегированно
К качеству обсадных труб предъявляются высокие требования, т.к. они работают в сложных условиях комплексного нагружения, под действием температур, агрессивных сред. Большое влияние на работоспособность труб, а также на требования, предъявляемые к их качеству, оказывают следующие условия их эксплуатации: высокие температуры, наличие коррозионных сред.
Термическая обработка металлов
Назначение термической обработки металлов - получение требуемой твердости, улучшение прочностных характеристик металлов и сплавов. Термическая обработка металлов включает в себя следующие операции:
отжиг, нормализация, закалка, отпуск (предназначен для снятия напряжения после закалки, получения требуемой твердости и структуры), обработка холодом. [1]
Химико-термическая обработка металлов (последняя включает в себя цементацию, нитроцементацию, азотирование, борирование и др. процессы).
Суть термической обработки металлов – нагрев, выдержка при заданной температуре, охлаждение. Для каждого вида термической обработки металлов в зависимости от марки стали существуют свои температуры и способы охлаждения.
Отжиг для термической обработки металлов применяют для улучшения обработки металлов резанием, для снижения твердости, для получения зернистой структуры, а также для снятия напряжений после операции металлургического передела. При проведении операции отжига охлаждение всегда медленное с печью.
Нормализация при термической обработке металлов необходима для получения оптимальной структуры и твердости среднеуглеродистых конструкционных сталей.
Закалка - это нагрев до требуемой температуры в процессе термической обработки металлов (в зависимости от критических точек стали), выдержка при этой температуре и резкое охлаждение, в результате чего получается структура мартенсита и максимальная твердость.
Для проведения правильной термической обработки металлов необходимо четко определить типы сталей. Выбрать температуру нагрева, охлаждающую среду, а также тип оборудования.
Стали при термической обработке приобретают высокую твердость, износостойкость и прочность. [2]
3.Описание проблемной ситуации
Описание проблемной ситуации заключается в ответе на вопросы:
Малоуглеродистая сталь нефте - газопроводных труб, не стойкая к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород.
Для устранения данной проблемы необходимо трубы с температуры конца прокатки охладить на воздухе, нагреть до 1080-1120°С, охладить в воде, повторно нагреть до 880-920°С, охладить в воде и окончательно нагреть до 740-760°С, охладить в воде. Провести отпуск при 680-700°С с охлаждением на воздухе.
Некоторые из ранее разработанных сталей не в полной мере удовлетворяют современным требованиям в отношении величины ударной вязкости при температурах эксплуатации трубопроводов, сопротивления хрупкому разрушению, сегрегационной химической и структурной однородности. В новых требованиях большая роль отводится также улучшению свариваемости металла в заводских и полевых условиях.
Способ был опробован в промышленных условиях на трубах размером 273х18 мм полученных из литой заготовки ОАО "Северский трубный завод”. Были получены высокие результаты, относящиеся к задаче изобретения. Так по сравнению с прототипом значения ударной вязкости при температуре минус 40°С на продольных образцах возросли в среднем на 33,00% а коррозионная стойкость к питтинговой коррозии на 64,1%.
4.Предварительная постановка задачи
Усовершенствовать способ термической обработки нефте- газопроводных труб из малоуглеродистой стали, обеспечивающий оптимальное сочетание хладностойкости и стойкости к сульфидному растрескиванию.
5.Выбор аналогов и прототипа и описание их признаков
Аналог 1. Способ термической обработки труб из малоуглеродистой стали, включающий нагрев изделия до 900°С и охлаждение на воздухе. [3]
(см. технологические инструкции ТИ 162-ТР. ТБ-04 и ТИ 162-ТР. ТБ-09 АО "Северский трубный завод").
Аналог 2. Способ термической обработки труб, включающий охлаждение после прокатного нагрева по выходу изделия из последней клети стана с температурой 830-870°С, путём воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 сек. с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки. [4]
Перечисленные аналоги относятся к способам, поскольку отвечают следующим признакам: [5]
Прототип. Способ термической обработки труб, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, многократный нагрев с охлаждением в воде и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют трехкратный нагрев сначала до 1080 - 1120°С, затем до 880-920°С и окончательный до 740-760°С, а отпуск проводят при 680-700°С с охлаждением на воздухе. [6]
Данный прототип также относится к способу, так как отвечает ранее приведённым признакам.
6.Уточнённая постановка задачи
Задачей изобретения является повышение хладостойкости и коррозионной стойкости толстостенных труб, получаемых из литой заготовки, упрощение и сокращение продолжительности технологии термической обработки, снижение экономических затрат.
7.Описание заявки на изобретение
7.1 Название
Способ термической обработки нефте- и газопроводных труб.
7.2Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при изготовлении нефте- и газопроводных труб из малоуглеродистой стали, стойких к коррозионному растрескиванию в средах, содержащих сероводород и СО2.
7.3Аналоги и их недостатки
Аналог 1. Способ термической обработки труб из малоуглеродистой стали, включающий нагрев изделия до 900°С и охлаждение на воздухе(см. технологические инструкции ТИ 162-ТР. ТБ-04 и ТИ 162-ТР. ТБ-09 АО "Северский трубный завод"). [3]
Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает требуемого уровня эксплуатационных свойств труб, особенно хладостойкости и стойкости к сульфидному растрескиванию.
Аналог 2. Способ термической обработки труб, включающий охлаждение после прокатного нагрева по выходу изделия из последней клети стана с температурой 830-870°С, путём воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 сек. с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки. [4]
Способ используют при термической обработке труб нефтяного сортамента для обеспечения требуемого уровня механических свойств. [4]
Однако в связи с низкой стойкостью к сульфидному растрескиванию трубы нельзя применять при эксплуатации месторождений даже с низким содержанием сероводорода.
7.4 Прототип и его недостатки
Способ термической обработки труб, включающий охлаждение на воздухе с температуры конца прокатки, многократный нагрев с охлаждением в воде и отпуск, отличающийся тем, что осуществляют трехкратный нагрев сначала до 1080-1120°С, затем до 880-920°С и окончательный до 740-760°С, а отпуск проводят при 680-700°С с охлаждением на воздухе. [6]
Однако, как показала практика, для труб, изготавливаемых из литой заготовки на установках с пильгерстаном, когда горячая деформация не устраняет исходную дендритную структуру и ликвационную неоднородность, такой способ термической обработки не позволяет повысить значения ударной вязкости и коррозионную стойкость до требуемых величин.
7.5 Задача изобретения
Целью изобретения является повышение хладостойкости и коррозионной стойкости толстостенных труб, получаемых из литой заготовки.
7.6 Сущность изобретения
Поставленная цель достигается тем, что после горячей деформации труб осуществляется циклическая обработка, состоящая из первого нагрева до температуры 1080-1120°С с охлаждением в воде, второго нагрева до температуры 880-920°С с охлаждением в воде, третьего нагрева до температуры 740-760° С с охлаждением в воде и дополнительного нагрева до температуры 680-700°С с охлаждением на воздухе.
При первом нагреве при 1080-1120°С происходит гомогенизация аустенита, снижение степени ликвационной неоднородности, частичное растворение неметаллических включений и изменение их формы на более округлую. После охлаждения в воде структура состоит из небольшого количества доэвтектоидного феррита, мартенсита и бейнита.
При втором нагреве при 880-920°С зародыши аустенита будут распределяться равномерно, поскольку первые порции аустенита образуются в местах с более высокой концентрацией углерода на границах мартенситных кристаллов и вокруг бейнитных карбидов. В итоге возникает однородное мелкое аустенитное зерно, которое после охлаждения в воде обеспечивает дисперсную феррито-бейнитно-мартенситную структуру. Образование феррита идет на границах мелкозернистого аустенита, из-за быстрого охлаждения и возникновения упругих напряжений при образовании бейнитных и мартенситных кристаллов в этом феррите будет повышенное количество дислокаций. При третьем нагреве в межкритическую область при 740-780°С, феррит приобретает полигонизованную структуру, поскольку не подвергается фазовой перекристаллизации. Этот нагрев дополнительно измельчает аустенитное зерно.
Информация о работе Способ термической обработки нефте - газопроводных труб