Ду Кэ, Цао Цзя, Чжан Юшу, Научно-исследовательский институт инженерных технологий бурения CNPC
Аннотация: Небольшое количество роторных соединений Style 10 и Style 80, произведённых компанией в Цзянсу, было пробито во время эксплуатации. Основной причиной стала огромная фаска, расположенная ровно на 90-градусном изгибе. В этот момент направление потока резко меняется, ступень фаски создаёт сопротивление потоку, и крупные частицы кварца-песка разрушают ступенчатую площадь до тех пор, пока не происходит промывка. После выявления коренной причины шаг фаски изменили на 10 градусов, и фаска начиналась в 10 мм от входа локтя WN, стараясь максимально избежать положения на 90-градусном изгибе. После улучшения промывка в вращающихся соединениях больше не происходило.
Ключевые слова: роторный союз; Шарнирное колено; проникательное промывание; шаг фаски; Улучшение
Роторные Шарнирные колена Style 10 и Style 80, также называемые подвижными локтями, производились в соответствии со спецификацией API 16C. Во время употребления небольшая часть средств проникла. Совокупный анализ пробитых образцов выявил три особенности: места проникновения были практически одинаковыми и находились на внешнем изогнутом проходе локтя WN; проникновение произошло на внешней дуге третьей трассы; И пробитое место не было самым слабым или тонким участком.
1. Анализ проникших образцов
1.1 Сырье
Роторный Шарнирное колено был изготовлен из круглой стали 30CrMo. Круглая сталь производилась с помощью прокатки, прокалывания, гибки и сопутствующих процессов. Анализ проб проникшей части показал, что химический состав находится в пределах нормы и соответствует требованиям GB/T 3077.
1.2 Закалённая и темперированная микроструктура
После закалки и откалки обычная микроструктура стали 30CrMo, используемой для Шарнирное колено, представляет собой темперированный сорбит с небольшим количеством нижнего бейнита. Это нормальная микроструктура материала.
1.3 Механические свойства
После термической обработки средние значения жесткости, измеренные на трёх ударных образцах, составили 239, 245 и 253 HB. Твёрдость и механические свойства полностью соответствовали требованиям материала 75 K в спецификации API Spec 16C. Механические свойства стали 30CrMo показаны в Таблице 1.
Таблица 1. Механические свойства стали 30CrMo
| Прочность на растяжение / МПа | Предел текучести / МПа | Удлинение / % | Уменьшение площади / % | Ударная прочность, продольная / J (API Spec 16C: -29 C) |
|---|---|---|---|---|
| 855 | 717 | 19 | 45 | 45, 51, 39 (средний показатель 45) |
1.4 Место проникновения
Геологическая среда нефтяного месторождения Чанцин сложна и характеризуется твёрдыми подземными породами. Жидкость внутри линии содержит твёрдый кварцевый песок, поэтому эффект размывания очевиден. Точки проникновения Style 10 и Style 80 Шарнирные колена находились на внешней дуге первого изгиба у входа циркулирующей жидкости. Это показывает, что эрозия кварцевого песка была одной из причин проникновения, но не основной, поскольку не у всех Шарнирное колено проникало проникание.
2. Причины проникновения
Шарнирное колено проникали в более толстую стену, а не в более тонкую. Тщательный анализ чертежа сборки показал, что проникновение происходило на внешней дуге третьей гоночной трассы. Эта точка находится на входе жидкости. Вдоль направления потока была фаска под углом 30 градусов, и эта ступень фаска создавала сопротивление жидкости. Когда крупные частицы кварца-песка достигали ступени фаски, они ненадолго останавливались, а затем промывали её, образуя эрозионную яму. По мере постепенного расширения ямы происходило проникновение.
Поэтому основной причиной проникновения было слишком большое сечение и расположение точно на 90-градусном изгибе. В этом положении направление потока резко меняется, ступень фаски сопротивляется потоку, и крупные частицы кварца-песка разрушают область скоса. Кроме того, внутренний канал в этом месте был неправильным после формирования, а размер ступени варьировался. Это объясняет, почему некоторые Шарнирные колена были пробиты, а другие — нет.
3. Меры по улучшению
После обнаружения коренной причины шаг фаски изменили на 10 градусов. Фаска начиналась в 10 мм от входа в WN и держалась подальше от изгиба на 90 градусов, насколько это было возможно. После принятия этих мер роторный Шарнирные колена больше не показывал проникновения промывками.
4. Рекомендации
1. При проектировании компонентов высокого давления с управлением жидкостями избегайте этапов фаски, где это возможно.
2. Во время рутинных операций на нефтяных месторождениях линии гидроизоляции должны быть организованы с минимальным числом изгибов.
3. Если в компоненте управления жидкостями под высоким давлением необходимо использовать ступень фаски, она должна быть спроектирована с небольшим углом фаски.
