

Влияние структуры на величину и тип остаточных макронапряжений в стальной муфте насосно-компрессорной трубы
Аннотация
Исследовано влияние структуры среднеуглеродистой стали на величину и характер распределения остаточных макронапряжений, действующих в разных сечениях муфты насосно-компрессорной трубы. Проведена термическая обработка (закалка и отпуск при разных температурах) цилиндрических образцов, вырезанных из муфты трубы. Получена структура стали четырех типов: мартенсита закалки, мартенсита отпуска, бейнитная и ферритно-перлитная. Показано, что по степени снижения продольных и касательных остаточных макронапряжений сформированную в стали структуру можно расположить в следующей последовательности: мартенсит закалки ® мартенсит отпуска ® ® бейнит ® феррит + перлит. При этом различные типы структур стали не приводят к существенным изменениям макронапряжений радиального типа в муфте. Установлено, что величина продольных и касательных остаточных напряжений в муфте насосно-компрессорной трубы зависит от типа микроструктуры, образованной при термической обработке в стали, и ее дефектности. Показано, что наиболее перспективно формирование бейнитной структуры в муфте трубы, так как обеспечивает ее относительно высокую прочность и повышенную пластичность, а также сравнительно низкие продольные и касательные остаточные напряжения.
Ключевые слова
Литература
Heidersbach R. Metallurgy and Corrosion Control in Oil and Gas Production. United States: Wiley, 2018. 368 p.
Olajire A. A. A review of oilfield scale management technology for oil and gas production // J. Petrol. Sci. Eng. 2015. V. 135. P. 723 – 737.
Sun H., Wang H., Cao X. et al. Innovations and applications of the thermal recovery techniques for heavy oil // Energy Geoscience. 2024. V. 5. Art.100332.
Costa E. M., Dedavid B. A., Santos C. A. et al. Crevice corrosion on stainless steels in oil and gas industry: A review of techniques for evaluation, critical environmental factors and dissolved oxygen // Eng. Fail. Anal. 2023. V. 144. Art. 106955.
Machado A. R., da Silva L. R. R., Pimenov D. Yu. et al. Comprehensive review of advanced methods for improving the parameters of machining steels // J. Manuf. Proc. 2024. V. 125. P. 111 – 142.
Li S., Li C., Wang F. Computational experiments of metal corrosion studies: A review // Materials Today Chemistry. 2024. V. 37. Art. 101986.
Behvar A., Haghshenas M., Djukic M. B. Hydrogen embrittlement and hydrogen-induced crack initiation in additively manufactured metals: A critical review on mechanical and cyclic loading // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 58. P. 1214 – 1239.
Fajoui J., Kchaou M., Sellami A. et al. Impact of residual stresses on mechanical behaviour of hot work steels // Eng. Fail. Anal. 2018. V. 94. P. 33 – 40.
Sinkovits T., Zhao Y., O’Brien R., Dowey S. X-ray diffraction stress analysis of interrupted titanium nitride films: Combining the sin2 and crystallite group methods // Thin Solid Films. 2014. V. 562. P. 206 – 210.
Malinin A. V., Makatrov A. K., Sitdikov V. D. Effect of defective microstructure on the value and nature of distribution of residual macro-stresses on the steel coupling of the tubing // Petroleum Engineering. 2023. V. 21, No. 5. P. 65 – 75.
Salama H., Ali M. A., Shchyglo O., Steinbach I. Phase-field simulation framework for modeling martensite and bainite formation in steel // Comput. Mater. Sci. 2024. V. 241. Art. 113033.
Sánchez-Bajo F. The use of the pseudo-Voigt function in the variance method of x-ray line-broadening analysis // J. Appl. Crystallogr. 1997. V. 30(4). P. 427 – 430.
Sagaradze V. V., Kataeva N. V., Kabanova I. G. et al. On the manifestation of reversible deformation under shock-wave loading of nitrogenous Cr – Mn – Ni austenitic steel // Lett. Mater. 2021. V. 11(4). P. 403 – 408.
Örnek C., Mansoor M., Larsson A. et al. The causation of hydrogen embrittlement of duplex stainless steel: Phase instability of the austenite phase and ductile-to-brittle transition of the ferrite phase — Synergy between experiments and modelling // Corros. Sci. 2023. V. 217. Art. 111140.
Zajac S., Schwinn V., Tacke K. H. Characterization and quantification of complex bainitic microstructures in high and ultra-high strength linepipe steels // Mater. Sci. Forum. 2005. V. 500 – 501. P. 387 – 394.
Xing X., Huang S., Li L. et al. Optimizing dislocation strengthening in high-strength medium-carbon steel via fast induction heating quenching & tempering // J. Mater. Res. Technol. 2023. V. 25. P. 832 – 839.
Pauš P., Kratochvíl J., Beneš M. A dislocation dynamics analysis of the critical cross-slip annihilation distance and the cyclic saturation stress in fcc single crystals at different temperatures // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 7917 – 7923.
Xiong Z., Timokhina I., Pereloma E. Clustering, nano-scale precipitation and strengthening of steels // Progress Mater. Sci. 2021. V. 118. Art. 100764.
Lv S., Wu H.-H., Wang K. et al. Phase field simulation of eutectoid microstructure during austenite-pearlite phase transformation // J. Mater. Res. Technol. 2023. V. 26. P. 8922 – 8933.
Zhai K., Zhang Y., Yue J. et al. Fracture surface microstructure and new fracture mechanism in the pearlite structure // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 31. P. 1885 – 1895.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.12.25-31
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025