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EIPS级38NAT6S(19)+IWR钢绳的试制

发布时间:2019-10-16 18:05 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

目前,石油钻井作业用钢丝绳普遍采用6S(19)结构,其质量等级为API标准中的IPS级(优质犁钢级)。随着油气深井钻探活动的增多及地质条件的恶化,使用钢丝绳质量已显示出由传统


目前,石油钻井作业用钢丝绳普遍采用6S(19)结构,其质量等级为API标准中的IPS级(优质犁钢级)。随着油气深井钻探活动的增多及地质条件的恶化,使用钢丝绳质量已显示出由传统IPS级向EPS级(高级优质犁钢级)过渡的苗头。而事实上,API标准最新版本EEIPS级(超强优质犁钢级)这一更高强度等级的钢丝绳的出现,从某种意义上预示着石油用钢丝绳向高强度等级发展的趋势。对于6S(19)结构钢丝绳而言,当其直经达38mm时,规格相对较大(GB1102-74标准中,该结构钢丝绳的最大直径为37mm),所以在目前国内该结构、规格,IPS钢丝绳生产尚具较大技术难度的情况下,欲使其质量达到EIPS级这一更高水平,无疑困难更大,本文就其试制生产过程进行先容。

1钢丝绳的高品质
1.1捻绳用3.12mm高品质钢丝API标准规定,EIPS级的钢丝绳应采用4级钢丝制造。我厂生产EIPS级38NAT6S(19)钢丝绳股的外层钢丝直径为3.12nm,按API标准规定,其制绳前、后单丝最小破断拉力、拆股后平均最小拉力及由其求得的钢丝绳抗拉强度如下:
制绳前钢丝最小破断拉力13.678kN
拆股单丝最小破断拉力13.335kN
制绳前钢丝抗拉强度1789MPa拆股单丝抗拉强度1744MPa拆股钢丝平均最小抗拉强度1834MPa计算结果表明,按API标准之规定,捻制EIPS级38钢丝绳,3.12mm钢丝抗拉强度至少应达到1835MPa水平以上。若仅从数值水平看,按照GB
341-89钢丝分类与术语标准规定,属较高强度范围。但是,若将强度、直径二者综合考虑,API标准所规定的抗拉强度仍是高水平的。在GB1178-74制绳用钢丝标准中,对应1820MPa 级别时,所列钢丝的最大直径也仅为3.20mm(对应310mm的钢丝所列最高强度等级也为1820MPa),由此看出,o
3.12mm4级钢丝具有高的抗拉强度水平。
1.2EIPS级38钢丝绳具有高的破断拉力通常情况下钢丝绳都是按抗拉强度进行分级,但这种方法不适合于API钢丝绳。因为在API标准中,同一级别的钢丝,其抗拉强度具有非等值性的特点,所以不能、也不可能用抗拉强度数值的概念去同API标准中所述的钢级划等号。为了分析问题方便,采用比较说明的方法,即用钢丝绳最小破断拉力通用计算公式反算出与API标准EIPS级38钢丝绳公称破断拉力1010kN相等时同直径、结构钢丝绳的抗拉强度等级。经过运算,其数值为1965MPa。也就是说仅从钢丝绳最小破断拉力角度考
度等级的钢丝绳。可见EIPS级8钢丝绳是高强度等级的钢丝绳,具有高的破断拉力。
1.33.12nmm4级钢丝具有高的韧性360°扭转次数是衡量钢丝韧性的重要指标。按API标准规定,3.12mm4级钢丝在扭转标距为203mm时最低扭转次数为16次,对应100倍钢丝公称直径扭转标距时最低扭转次数为25次。而GB
1178-74规定3.12mm、1820MPa特级韧性钢丝的最低扭转次数为20次,相比之下API规定的韧性比国标高。可见鸡12mm4级钢丝具有高的韧性。根据以上对比分析,鸡.12mm4级钢丝是具有高强度、高韧性品质的钢丝,能否生产出EIPS级38钢丝绳,除设备条件因素外,难度正在于此。
2EIPS级38钢丝绳试生产
2.1优选主要原料
生产高品质钢丝绳必须选用优质盘条。我厂生产IPS级38石油用钢丝绳,一直选用SWRH72A牌号的盘条。对以往钢丝绳实测破断拉力值的统计分析表明,若按我厂传统稳定生产工艺是无法生产出4级钢丝的。为获得高强度钢丝可采用两种办法:一是提高总压缩率,通过变形强化提高钢丝的强度;二是走改变材质、微调工艺之路。通过慎重分析,选择了后者。第一,受热处理炉处理钢丝规格的限制;第二,若采用大直径盘条不经热处理直接拉拔,在目前线材轧制水平下,既不能保证钢丝、钢绳的常规性能,更无法保证钢丝绳的最终使用性能。根据本厂多年使用SWRH72A盘条生产IP5级38钢丝绳的成功经验及使用SWRI82B盘条生产预应力钢丝质量波动的教训。考虑到3.12mm4级钢丝的高质量要求,选用7.00mm、SWRH82A盘条为鸡12mm
4级钢丝生产用料,并在投料前进行组织和力学性能检验。
2.2SWRH82A7.00mm 盘条的热处理制度我厂有多年使用SWRH72A的经验,为使用SWRH 82A提供了借鉴。7.00mm盘条在明火加热炉中索氏体化处理时考虑到处理线径粗、含碳量高采取了提高线温、降低铅温和降低盘条运行速度的方案,以实现加热时盘条完全奥氏体化。铅浴时充分索氏体化。热处理的有关参数如下:
233.12mm4级钢丝的拉制
索氏体化的7.0nm盘条在XDA685W×1H+
DDA610S×6H+DIDA610S+XDAC615×1H+
BWW300~450活套式拉丝机上经9道次拉成必3.12mnm拉制路线是7.00-638-5.77-420一4.71-4.29-3.93-3.62-3.35-3.12 mm.道次压缩率分别是17.7%、182%、188%、180%、17.0%、
161%、15.2%、144%、13.3%拉制的总压缩率为80%。由于设备先进,冷却良好,拉前的处理质量高,选用的辅料和工具好,所以成品钢丝的拉制顺利。经检测,成品钢丝的力学性能如表1所示。
表1鸡2mm钢丝的力学性能
项目破断拉力/kN抗拉强度/MPa扭转次数/次范围1430~14701676~192316~26平均值145019002193标准偏差Q1021334202624钢绳的力学性能
66(19)038mm钢绳的股在KVR36/500筐篮式股绳机上进行捻制;钢绳的捻制在KVR6/1250筐篮式成绳机上进行。股和绳的捻制顺利,钢绳的表面质量良好,经检测钢绳的力学性能如下:
整绳破断拉力1104kN拆股鸡.12mm钢丝的力学性能:
破断拉力13.80~14.45kN(平均值14.22kN)
扭转次数19~26次(平均24.11次)API 标准要求最小值:整绳破断拉力1010kN单丝破断拉力13.335kN平均破断拉力14020kN检测数据表明:试制38mm钢丝绳实物质量达到了API标准EIPS级之技术要求,证明试制方案是正确的。当然这仅仅是初步试验结果。欲实现稳定大批量生产,尚需做进一步的工作。


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