 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь" ИНН 9725035180 Erid: 2SDnjdphxRi
| |
Применение сплава АЛ21 ограничено пониженной прочностью при нормальной температуре.
При литье деталей из жаропрочных сплавов необходимо обеспечивать усиленное питание, использовать податливые стержни, предусматривать охлаждение массивных мест и плавные переходы в сечении стенок деталей.
Высокие литейные и технологические свойства сплавов AЛ4, АЛ9, АЛ9—1, АЛ34 объясняются тем, что в них входит большое количество эвтектики. Благодаря этим свойствам можно отливать тонкостенные, сложные по конфигурации детали, а узкий интервал кристаллизации обеспечивает плотную структуру без рассеянной усадочной пористости, которая является одной из причин негерметичности материала (табл. 5.17).
Способность сплавов выдерживать повышенное рабочее давление позволяет уменьшить размеры отливок, снизить массу и повысить экономичность в эксплуатации. Это особенно важно для таких деталей, как, например, насосы, арматура, отдельные агрегаты и пр. Для повышения герметичности отливок могут быть применены следующие мероприятия:
а) увеличение скорости кристаллизации путем замены литья в песчаные формы на литье в кокиль;
б) применение автоклавов при литье, вакуумировании и активной фильтрации для рафинирования;
в) герметизация деталей путем пропитки их смолами и лаками.
В целом качество литых деталей существенно зависит от методов
литья. Так, максимальные прочностные характеристики имеют детали, полученные литьем в кокиль, высокую точность размеров — литьем по выплавляемым моделям и под давлением. Самым производительным и дешевым являются литье под давлением и способ полужидкой штамповки. Во всех случаях следует стремиться использовать указанные методы и заменять ими литье в земляные формы. 
Глава 6 ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В НЕФТЯНОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В нефтяной и тесно связанной с ней химической отрасли промышленности алюминий и его сплавы нашли широкое применение в качестве конструкционных материалов для изготовления деталей нефтепромыслового оборудования, а также аппаратуры для переработки нефти, нефтехимического синтеза и химических процессов.
1. СПЛАВЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Непрерывное возрастание добычи нефти и газа в Советском Союзе достигается освоением новых месторождений, увеличением глубин скважин, интенсификацией методов добычи. Решение этих задач облегчается применением для изготовления нефтепромыслового оборудования алюминиевых сплавов, позволяющих благодаря высокой удельной прочности существенно уменьшить его массу, увеличить транспортабельность, допустимую длину бурильных и эксплуатационных труб, а также уменьшить грузоподъемность станков и пр. Для нефтяной и газовой промышленности существенным является отсутствие искрообразования при монтаже и ремонте оборудования и сооружений из алюминиевых сплавов, а также высокая чистота поверхности изделий, уменьшающая гидравлическое сопротивление.
На газонефтедобывающее оборудование действует агрессивная среда, содержащая, помимо углеводородов, минерализованную пластовую воду (с содержанием хлоридов, сульфатов, органических кислот), до 10 % сероводорода и 10 % углекислого газа. Высокая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов в этих условиях, значительно превосходящая коррозионную стойкость конструкционной стали, в сочетании с хорошими технологическими свойствами делает перспективным их применение в качестве конструкционного материала для изготовления бурильных, насосно-компрессорных, нефтегазопроводных труб, змеевиков для нагревательных систем нефтеналивных барж, деталей и узлов буровых установок, а также емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов и тары для их перевозки.
Бурильные и насосно-компрессорные трубы. Расчеты и сравнительные исследования при статических, динамических и знакопеременных нагрузках в условиях воздействия коррозионных сред и повышенных температур при концентрациях напряжений показали несомненное преимущество сплава Д16Т по сравнению с трубной сталью группы прочности Д (по химическому составу сходной со сталью 45). Сравнение зависимости предела текучести и относительного удлинения от температуры стали Д и различных алюминиевых
сплаеов — авиаля марки АВ, дуралюмина марок Д16Т и ВД 17, сплавов В95, В96, АК4, АК4-1, ВАД23 показывает, что по прочностным характеристикам при 150 °С сплав Д16Т уступает лишь высокопрочному сплаву ВАД23 и др., значительно превосходя их по пластическим свойствам. По сравнению с трубной сталью Д предел текучести сплава Д16Т при комнатной температуре ниже на 11 %, а при 150 °С — лишь на 3 %; удлинение при нормальной температуре — ниже на 30 %, а при 150 °С выше на 15 %. По удельной прочности сплав Д16Т превосходит сталь марки Д; удельная прочность этого сплава, оцененная по пределу текучести, в 2,14 раз выше, чем стали Д. Сочетание прочностных и пластических свойств при динамическом приложении нагрузки и при комнатной, и при повышенных (до 150—200 °С) температурах оказалось также лучшим у сплава Д16Т.
Высокопрочные алюминиевые сплавы (системы Al—Си—Mg и др.) проявляют склонность к коррозионному растрескиванию. Перспективный метод повышения стойкости таких сплавов против коррозионного растрескивания — термомеханическая обработка.
Сочетание высоких характеристик механических свойств и коррозионной стойкости сплава В96 может быть достигнуто при следующих режимах термомеханической обработки: деформация при температуре 465 °С на 25 %, охлаждение в воде, ступенчатое старение при температуре 100 °С, а затем 160 °С каждый раз в течение 3 ч.
В сравнительно широком интервале рН скорость коррозии алюминиевых сплавов незначительна и не зависит от концентрации ионов водорода. Однако в кислых средах (рН < 4) и в щелочных средах (рН > 8) значительное влияние на скорость коррозии алюминиевых сплавов также оказывает присутствие других ионов.
Допустимая глубина спуска колонны бурильных и насосно-компрессорных труб из сплава Д16Т значительно превосходит глубину спуска стальных труб, а в среде глинистого раствора разница в глубине спуска колонн бурильных труб из стали Д и сплава Д16Т еще больше.
Сплав Д16Т по сравнению с высокопрочными алюминиевыми сплавами обладает меньшей чувствительностью к надрезу, что особенно важно при эксплуатации труб в глубоких и сверхглубоких скважинах. Хорошая обрабатываемость резанием обеспечивает высокое качество резьбовых соединений, при котором сохраняется надежная герметичность. Абсолютное значение предела выносливости сплава В95 в глинистом растворе ниже (50 МПа/м2), чем сплава Д16Т (67,5 МПа/м2). Абсолютные значения предела выносливости стали группы прочности Д на воздухе и в среде глинистого раствора выше, чем сплава Д16Т, однако различие в величине предела выносливости в глинистом растворе меньше (2,25 %), чем на воздухе (40 %), что также положительно характеризует сплав Д16Т.
Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) изготавливают из сплава Д16 методом прямого прессования на горизонтальном гидравлическом прессе с поршневой системой усилием 35 МН с последующей закалкой с 500 °С в воду и естественным старением.
При соединении бурильных труб из алюминиевых сплавов стальными замками наблюдается незначительная контактная коррозия в среде глинистого раствора. Из рис. 6.1 видно, что большие контактные токи возникают в паре сплав 52 — сталь 45 . Значительно меньший ток генерируется в паре Д16Т — сталь, причем в слабокислых, нейтральных и щелочных средах в этой паре отмечается практически несущественная величина контактного тока коррозии. Фазовые примеси нефти и нефтепродуктов уменьшают силу тока контактной пары Fe—Al в электролитах, причем более значительно при одновременном смачивании углеводородами катодов и анодов.
Применение бурильных труб из сплава Д16Т вместо стальных и при роторном, и при турбинном бурении сопровождается уменьшением затрат времени на спуско-подъемные работы в результате снижения массы бурильной колонны, увеличением скорости проходки более чем в 2,5 раза, повышением глубины бурения скважин на 30— 40 %, а также уменьшением коррозии труб. Повышенная коррозионная стойкость обеспечивает снижение расхода труб и уменьшение на 7—9 % гидравлического сопротивления при прокачивании промывочной жидкости. Из-за меньшей жесткости дуралюминиевых труб снижается износ бурильных замков о стенки обсадной колонны.
Однако эффективность использования алюминиевых бурильных труб снижается из-за их недостаточной коррозионной стойкости при работе в отдельных районах страны. Особенно четко коррозионные поражения в виде точек, язв, каверн проявляются во время хранения поднятых из скважин бурильных труб; это связано с активацией поверхности труб в процессе бурения. Защита алюминиевых бурильных труб против атмосферной коррозии после подъема их из скважин достигается путем химического оксидирования в растворе двухромо-вокислого калия. Аварии в процессе бурения, связанные с прихватом колонны алюминиевых труб, могут быть ликвидированы обработкой пласта ингибированной 30 %-ной уксусной кислотой.
Стальные насосно-компрессорные трубы в условиях эксплуатации газоконденсатных месторождений с агрессивной продукцией выходят из строя вследствие коррозии через 5—6 мес, в то время как проектный срок службы труб составляет 10 лет. С целью повышения коррозионной стойкости труб из сплава Д16Т применяют плакирование внутренней поверхности насосно-компрессорных труб алюминием марки АД1 с последующим анодированием. Плакирование освоено ВИЛСом.
Плакированные трубы подвергали закалке с 500 °С (выдержка 1 ч) в воде с добавкой бихромата калия и последующему искусствен 
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ