Нестандартные стальные прокатные поковки для нефти и газа: руководство для покупателя и инженера

Поковка клапанной крышки проходит окончательную проверку с толщиной стенки 14 мм, распределенной по сечению 90 мм, собранный корпус не выдерживает гидростатическое испытание на переходном фланце, а график сдвигается на шесть недель. Чертеж был правильным, а план прокатки — нет. Преформа была слишком мала для оправки, стенка была обработана за два легких прохода, а центральная линия так и не закрепилась.

Краткая версия для тех, кто пишет заказ на поставку: рассматривайте маршрут прокатки, передаточное число и стандарт проверки как один пакет. Кольцо, прокатанное до степени сжатия как минимум 3:1 и проверенное ультразвуковым испытанием, ведет себя предсказуемо при работе под давлением. Аккуратное, хорошо обработанное кольцо, вырезанное из пластины, без пластины обжатия не дает.

Почему маршрут прокатки определяет производительность по давлению

Вращение — это больше, чем просто формирование кольца. Когда нагретая заготовка сжимается между ведущим валком и оправкой, стенка становится тоньше, а окружность увеличивается, поэтому металлические волокна тянутся по кольцу, а не разрезаются по нему. В головке обсадной колонны или корпусе противовыбросового превентора определяющим напряжением является окружное напряжение, а окружные волокна располагаются непосредственно на пути нагрузки. Кольцо, вырезанное из прокатанного листа, проводит волокна по толщине, обнажая торцевые волокна на отверстии и внешнем диаметре, где ультразвуковая энергия непредсказуемо рассеивается.

Консолидация – второй эффект. Прокатка толстой стенки до нужного размера закрывает внутреннюю пористость только тогда, когда сокращение достаточно велико, чтобы достичь центральной линии, поэтому большинство спецификаций для нефти и газа устанавливают минимальное уменьшение 3 к 1 от начального сечения, а опытные покупатели просят 4 к 1 или выше для подпорных стенок.

Индекс оценивает непрерывность потока зерна по окружности из 100, где высший балл означает, что волокна проходят по всему кольцу без разрывов. Бесшовное прокатанное кольцо имеет наивысший балл, поскольку оправка сжимает стенку за один непрерывный проход, при этом волокно не разрезается. Ковка в открытых штампах с последующей расточкой обеспечивает непрерывность волокон, но обычно требует большего количества обрабатываемого материала и более грубого отверстия. Кольцо, вырезанное из пластины, теряет грунт именно на внутренней и внешней поверхностях, где разрез пересекает направление волокна. Отливки занимают самое низкое место, потому что усадочная пористость может имитировать показания ковки на ультразвуковом экране, но при этом вести себя совсем по-другому под давлением.

От заготовки до готового кольца: индивидуальная последовательность прокатки

Нестандартная прокатка представляет собой последовательность действий, и этап, пропущенный в печи, обнаруживается при окончательной проверке.

1. Выбор заготовок с проверенным химическим составом, номером плавки и ультразвуковым исследованием исходного материала.
2. Резка и контролируемый нагрев в газовой печи до тех пор, пока срез не пройдет равномерную зону аустенизации.
3. Высадка и протяжка электрогидравлическим молотом для разрушения литой конструкции и изготовления заготовки.
4. Штамповка заготовки, затем расширение ее на оправке.
5. Раскатка колец на вертикальном стане до соответствия толщины и высоты стенки схеме прокатки.
6. Термическая обработка, обычно нормализация, аустенизация, закалка и отпуск для достижения заданной прочности и ударной вязкости.
7. Черновая обработка, ультразвуковой контроль, чистовая обработка и окончательная проверка размеров и твердости.

Оборудование устанавливает практический диапазон. Электрогидравлические молоты от 3 до 15 т и вертикальные кольцепрокатные станки с рабочим диаметром 1 м и 1,5 м охватывают широкий диапазон размеров колец, а сменная оснастка делает возможной индивидуальную геометрию вместо компромисса по каталогу. Сохранение ковки, термообработки и механической обработки в рамках одной системы качества также устраняет спор о том, кто повредил материал между операциями, что является знакомым спором, когда кольцо перемещается между тремя поставщиками. Интегрированная цепочка, такая как Группа компаний ACE имеет один номер плавки, прослеживаемый от заготовки до готовой детали.

Допуски, коэффициенты приведения и цифры, которые проверяются

Написание спецификаций — это то место, где риск либо устраняется, либо создается. Коэффициент обжатия, допуск на толщину стенки и уровень восприятия ультразвука делают большую часть работы, и никакие навыки механической обработки не помогут восстановить кольцо, которое было прокатано слишком легко.

Коэффициент сокращения — это параметр, который покупатели чаще всего оставляют пустым, и именно он определяет внутреннюю устойчивость.

Каждая точка показывает типичную зависимость между планируемым коэффициентом уменьшения и долей толстостенных прижимных колец, забракованных по внутренним показаниям. Кривая резко падает между 1,5–1 и 3–1, диапазоном, в котором пористость и сегрегация все еще могут достигать готовой стены. За пределами 3:1 он выравнивается, а остальные отклонения происходят из-за содержания водорода, времени выдержки или следов оправки, а не из-за самого восстановления. Именно эта форма объясняет, почему требование 4 к 1 обеспечивает дешевую уверенность, в то время как превышение 5 к 1 в основном увеличивает затраты. Это также объясняет, почему поставщик, который не может указать коэффициент уменьшения для данного размера кольца, не может честно гарантировать внутреннюю надежность.

Сопоставление плана прокатки с компонентом

Головки обсадных труб, катушки НКТ и устьевые корпуса скважин

Эти детали сочетают в себе тяжелый фланец с более тонкой шейкой, поэтому одно кольцо должно уравновешивать две совершенно разные секции стенки. Стенки от 60 до 150 мм являются нормальными, полка часто утолщается за счет отдельной высадки или приваривания. Риск состоит в том, что шейка выглядит нормально на чертеже, но на этапе заготовки оказывается слишком тонкой для консолидации.

Поковки головки корпуса Обсадная головка является основным компонентом устьевого оборудования и в основном используется для соединения обсадных колонн различных характеристик в скважине. Это также позволяет производить устьевое давление... Посмотреть продукт →

Противовыбросовые превенторы и корпуса высокого давления

Корпуса противовыбросовых превенторов и головки разрыва являются самыми тяжелыми кольцами в семействе, со стенками более 200 мм и требованиями к ударопрочности при низких температурах. Толстые секции пропитываются медленно, и закалка должна достигать центральной линии, не образуя трещин на поверхности, поэтому рецепт термообработки имеет такое же значение, как и проход прокатки. Коэффициенты уменьшения 4 к 1 или 5 к 1 здесь являются нормальными.

Поковки для противовыбросовых устройств 1. Применение Они широко используются в обычных операциях по бурению нефти и газа на суше. Будь то бурение разведочных или добывающих скважин, когда... Посмотреть продукт →

Клапаны, дроссели и детали управления потоком

Крышки клапанов, подвески оправок и корпуса насосов находятся на другом конце диапазона размеров, с более тонкими стенками, более жесткими допусками и большим количеством марок нержавеющей или дуплексной стали. Дуплексный материал не прощает температур, поэтому окна прокатки и термообработки узкие, а отслеживание нагрева тщательно проверяется.

Поковки клапанной крышки 1. Основная структура Основная ценность Основная структура шарового крана, состоящего из трех частей, состоит из «корпуса левого клапана, корпуса среднего клапана, корпуса правого клапана» (три части... Посмотреть продукт →

Допуск на толщину стенки не является одним числом, поскольку оправка и основной ролик прогибаются сильнее по мере роста кольца. В столбцах показаны типичные достижимые полосы после прокатки и перед механической обработкой: от нескольких миллиметров на кольце диаметром 600 мм до гораздо более широкого припуска на кольце диаметром 2500 мм. Покупатели, которые игнорируют эту взаимосвязь, в конечном итоге указывают допуск, который приводит к ненужному припуску на обработку маленьких колец и делает производство больших колец практически невозможным. Практический путь — указать требования к готовой стене и позволить кузнице разместить материал поверх нее. Это также делает предложения поставщиков сопоставимыми, поскольку цена каждого предложения соответствует одной и той же готовой геометрии.

Проверка, документация и марки нержавеющей стали

Инспекционная документация – это то, что делает катаное кольцо поддающимся проверке. Ультразвуковой контроль в соответствии с ASTM A388 с размером отверстия с плоским дном, согласованным в заказе на поставку, магнитопорошковый контроль обработанных поверхностей и измерение твердости поперек стенки выявляют большинство проблем перед отправкой. Сертификаты по стандарту EN 10204 3.1, отслеживаемые номера плавок и результаты по Шарпи для одной и той же партии плавки — это записи, которые оператор может запросить годы спустя.

Марки нержавеющей стали ведут себя по-разному под молотком. SS316L и подобные аустенитные стали закаляются локально, а не равномерно, и они склонны к горячему растрескиванию при пропуске температурного окна ковки. Компенсационные кольца из нержавеющей стали 420 требуют контролируемого охлаждения, чтобы достичь твердости без растрескивания. Наши заметки о как производятся поковки из нержавеющей стали расскажите об этом компромиссе более подробно.

Когда прокатное кольцо подходит, а когда нет

Прокатанные кольца не являются автоматически правильным ответом. Для тонкостенного кольца диаметром менее 40 мм, большого диаметра и легкой эксплуатации кольцо, вырезанное из пластины или бесшовной трубы, может быть дешевле и достаточно быстро.

При сравнении каждый маршрут оценивается из десяти по шести критериям, поэтому форма многоугольника имеет большее значение, чем любое отдельное значение. Маршрут раскатанного кольца вытягивается наружу вверху, где находятся сдерживание давления и надежность контроля, поскольку поток зерна по окружности и документально подтвержденный коэффициент обжатия поддерживают и то, и другое. Маршрут резки пластины сильнее слева, где оцениваются использование материала и низкие объемные затраты, поскольку пластину можно соединить для изготовления нескольких колец с небольшим количеством отходов. Повторяемость размеров ближе, чем ожидает большинство покупателей, поскольку обработанное пластинчатое кольцо является точным, даже если его внутреннее качество неудовлетворительно. Следующее правило простое: если деталь находится под давлением или испытывает циклическую нагрузку, платите за катаное кольцо, а если это проставка или фланец для малой нагрузки, то маршрут пластины можно защитить.

Свернутое кольцо настолько хорошо, насколько хорош план, стоящий за ним. Укажите в заказе на поставку коэффициент обжатия, последовательность прокатки, допуск на стенку и уровень приемлемости ультразвука, запросите кривую термообработки и укажите номер плавки в каждом сертификате. Сделайте это, и стена растянется, гидростатические испытания не пройдут, а шестинедельный стопор станет вопросом удачи.