Сталь

Изобретение относится к сплавам на основе железа, преимущественно к сталям, предназначенным для изготовления бурильных, насосно-компрессорных и обсадных труб нефтяного сортамента. К металлу таких тр уб предъявляются требования высокой прочности и живучести в условиях комплексных знакопеременных сжимающих, изгибающих и растягивающих напряжений. Наиболее близким аналогом по составу и достигаемому те хническому результату к заявляемой является сталь [1] следующего химического состава, мас.%: Эта сталь имеет достаточно высокие прочностные характеристики. Однако в условиях комплексных знакопеременных сжимающих, изгибающих и растягивающи х напряжений при эксплуатации на нефтяных промыслах, например, бурильные трубы характеризуются недостаточной живучестью. Это объясняется низкой величиной критического раскрытия усталостной трещины в связи с повышенной микронеоднородностью и многофазностью структуры тр уб. Исходя из изложенного, задачей настоящего изобретения является разработка состава стали для бурильных, насосно-компрессорных и обсадных труб нефтяного сортамента, обладающих в условиях комплексных знакопеременных сжимающих, изгибающих и растягивающи х напряжений повышенной живучестью, при обеспечении высоких прочностных характеристик этих труб в термoупрочненном состоянии. Поставленная задача решается тем, что в стали, содержащей железо, углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, алюминий, титан, азот, мышьяк и ванадий, согласно изобретению ее компоненты взяты при следующем их соотношении, мас.%: В этой стали значительно снижена микронеоднородность металла, обеспечено получение однофазной его структуры в термически упрочненном состоянии, что привело к повышению вязких свойств материала труб и и х живучести при сохранении прочностных характеристик в условиях знакопеременных сжимающих, изгибающих и растягивающи х напряжений. Минимальное содержание в ехали углерода, равное 0,26%, определено экспериментально, как достаточное для сохранения прочностных свойств стали в условиях более низкого, по сравнению с прототипом, содержания хрома. Максимальное содержание углерода, равное 0,50%, обусловлено необходимостью предотвращения заметного снижения вязкости металла и живучести изделий. Границы содержания мышьяка обусловлены, с одной стороны, заметным повышением прочности изделий при повышении его содержания выше 0,001% и значительным ухудшением хладостойкое изделий при его концентрации более 0,08%. Выплавка заявляемой стали не вносит никаких существенных изменений в существующие те хнологии производства низколегированных марок стали. В промышленных условия х были выплавлены опытные партии стали по прототипу и предложенному составу. Живучесть изготовленных труб оценивали по методике критического раскрытия трещины на натурных образцах с острой усталостной трещиной. Усталостную трещин у получали в условиях, близких к эксплуатационным при воздействии на образец комплексных знакопеременных сжимающих, изгибающих и растягивающих напряжений. Образцы испытывали при температуре -40°С. Результаты исследований приведены в таблице. Таким Образом, предложенный состав стали решает поставленную задачу повышения живучести нефтяных труб, работающи х в условиях комплексных знакопеременных нагрузок при сохранении прочностных характеристик.