Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Влияние алмазного выглаживания на сопротивление усталости легкосплавных бурильных труб из сплавов Д16Т и 1953Т1

О. В. Швецов, Б. С. Ермаков, С. Ю. Кондратьев

Аннотация


Исследовано влияние алмазного выглаживания на сопротивляемость циклическим нагрузкам и механизмы усталостного разрушения бурильных труб из алюминиевых сплавов 1953Т1 и Д16Т. Изучена микроструктура, измерена микротвердость, проведены испытания на многоцикловую усталость и выполнен фрактографический анализ образцов сплавов в состоянии поставки и после выглаживания. Показано, что в результате выглаживания предел выносливости сплавов 1953Т1 и Д16Т возрастает на 25 и 59 % соответственно, что объясняется их поверхностным упрочнением. После выглаживания микротвердость бурильной трубы существенно повышается от центра к поверхности ее стенки и изменяется от 150 – 156 HV и 166 – 172 HV (в центре) до 191 – 206 HV и 187 – 194 HV (на поверхности) для сплавов Д16Т и 1953Т1 соответственно. Установлено, что поверхностное упрочнение естественно состаренного алюминиевого сплава Д16Т при выглаживании бурильной трубы значительно более эффективно, чем для искусственно состаренного сплава 1953Т1.


Ключевые слова


бурильная труба; алюминиевые сплавы Д16Т и 1953Т1; выглаживание; циклическое нагружение; изгиб с вращением; предел выносливости; микроструктура; усталостное разрушение

Полный текст:

PDF

Литература


Liu M., Luo S., Shen Y., Lin X. Corrosion fatigue crack propagation behavior of S135 high-strength drill pipe steel in H2S environment // Eng. Fail. Anal. 2019. V. 97. P. 493 – 505.

Han L., Liu M., Luo S., Lu T. J. Fatigue and corrosion fatigue behaviors of G105 and S135 high-strength drill pipe steels in air and H2S environment // Process Saf. Environ. Prot. 2019. V. 124, Is. 2. P. 63 – 74.

Luo S., Liu M., Lin X. Corrosion fatigue behavior of S135 high-strength drill pipe steel in a simulated marine environment // Werkst. Korros. 2019. V. 70, Is. 4. P. 688 – 697.

Cheng A., Chen N. An extended engineering critical assessment for corrosion fatigue of subsea pipeline steels // Eng. Fail. Anal. 2018. V. 84, Is. 100. P. 262 – 275.

Rublev S. S., Shvetsov O. V., Alfimov A. D., Kondrat’ev S. Yu. Effect of operating factors on fatigue fracture of steel drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2023. V. 65, Is. 1 – 2. P. 94 – 100.

Ермаков Б. С., Швецов О. В., Шапошников Н. О. и др. Влияние технологии изготовления бурильных труб на их механизмы разрушения и усталостные свойства // Металлург. 2024. № 7. С. 28 – 33.

Kondrat’ev S. Y., Ermakov B. S., Shvetsov O. V. et al. Potential use of 1953T1 aluminum alloy drill pipes instead of G-105-strength steel pipes // Met. Sci. Heat Treat. V. 66, Is. 7 – 8. P. 423 – 428.

Wanying Liu, Jinyu Li, Yu Zhong et al. Failure analysis on aluminum alloy drill pipe with pits and parallel transverse cracks // Eng. Fail. Anal. 2022. V. 131, Is. 5. 105809.

Lallia Belkacem, Noureddine Abdelbaki, Jose Luis Otegui et al. Using a superficially treated 2024 aluminum alloy drill pipe to delay failure during dynamic loading // Eng. Fail. Anal. 2019. V. 104. P. 261 – 273.

Wang X., Liu B., Yun J. et al. Prediction of the deformation of aluminum alloy drill pipes in thermal assembly based on a BP Neural Network // Appl. Sci. 2022. V. 12, Is. 2. P. 757.

Santus С., Bertini L., Beghini M. et al. Torsional strength comparison between two assembling techniques for aluminium drill pipe to steel tool joint connection // Int. J. Press. Vessel. Pip. 2009. V. 86, Is. 2 – 3. P. 177 – 186.

Santus С. Fretting fatigue of aluminum alloy in contact with steel in oil drill pipe connections, modeling to interpret test results // Int. J. Fatigue. 2009. V. 30, Is. 4. P. 677 – 688.

Фомин О. И. Усталостное разрушение бурильных труб, его прогнозирование и профилактика // Российские нефтегазовые технологии. Бурение. 2018. № 1. С. 16 – 29.

Argirov J., Yankova R., Antonov G. Study fatigue in materials of drill pipes // TEM J. 2016. V. 5, Is. 1. P. 50 – 55.

Spasova D., Argirov Y., Atanasov N., Yankov R. Analysis of failure causes of S135 drill pipe // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 59, Part 3. P. 1719 – 1725.

Zamani S. M., Hassanzadeh-Tabrizi S. A., Sharifi H. Failure analysis of drill pipe: A review // Eng. Fail. Anal. 2016. V. 59. P. 605 – 623.

Li F. P. Research on drill pipe’s fatigue life prediction based on reliability // Materials science forum. 2019. V. 944. P. 975 – 980.

Moradi S., Ranjbar K. Experimental and computational failure analysis of drillstrings // Eng. Fail. Anal. 2009. V. 16, Is. 3. P. 923 – 933.

Bert D., Storaune A., Zheng N. Case study: drillstring failure analysis and new deep-well guidelines lead to success // SPE Drilling and Completion. 2007. V. 24, Is. 4. Art. SPE-110708-MS.

Santus C., Romanelli L., Bertini L. et al. Resonant fatigue tests on polished drill pipe specimens // Machines. 2024. V. 12, Is. 5. P. 314.

Miscow G. F., V. de Miranda P. E., Netto T. A., Plácido J. C. R. Techniques to characterize fatigue behaviour of full size drill pipes and small scale samples // Int. J. Fatigue. 2004. V. 26, Is. 6. P. 575 – 584.

Shvetsov O. V., Ermakov B. S., Kondrat’ev S. Y. Effects of stress concentrator, loading diagram and corrosive environment on cyclic fatigue Life of drill pipes from aluminum alloy 1953T1 // Met. Sci. Heat Treat. 2024. V. 66, Is. 7 – 8. P. 494 – 497.

Shemyakinskiy B., Lamonov A., Yakhimovich V., Shvetsov O. Tribotechnic and structure characteristics evaluation for light-alloy drill pipe coatings // Materials Today: Proceedings. 2019. V. 30, Is. 12. P. 578 – 582.

Shvetsov O., Kondrat’ev S. Performance of protective coatings for aluminum alloys in the operating conditions of oil production equipment // E3S Web of Conferences. 2021. V. 225. 05003.

Shvetsov O. V., Kondrat’ev S. Y., Yakhimovich V. A., Kurakin M. K. Operational properties of drill pipes made of coated aluminum alloy 2024 // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 889. Art. 012021.

Савельев А. В., Бобровский Н. М. Прогресс и тренды сухой обработки применительно к технологии поверхностно пластического деформирования путем выглаживания // СТИН. Станки. Инструмент. 2023. № 1. С. 13 – 16.

Savelyev A. V. Model of surface plastic deformation technology without coolant application developed based on the use of the Ansys information system and experiment // II International Workshop “Hybrid Methods of Modeling and Optimization in Complex Systems” (HMMOCS-II 2023). 2023. V. 59. Art. 01014.

Савельев А. В., Бобровский Н. М., Бобровский И. Н. Теплообразование и распределение тепловых потоков при технологическом процессе выглаживания с продольной подачей инструмента без СОЖ // Высокие технологии в машиностроении: Материалы XVIII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 2021. С. 16 – 19.

Абрамов А. Д., Носов Н. В., Савельев А. В., Бобровский Н. М. Разработка методики построения трехмерного изображения текстуры поверхности деталей по профилограммам // СТИН. Станки. Инструмент. 2023. № 12. С. 3 – 7.

Grigoriev S. N., Bobrovskij N. M., Melnikov P. A. et al. Ecological and toxicological characteristics of metalworking fluids used in finishing processing in Russian Federation // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2017. Art. 012012.

Zaides S., An F. V., Bobrovskij N. M., Saveliev A. Determining a contact spot in the orbital burnishing deformation zone // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. Art. 012081.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.6.28-33

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025