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1、第36卷第2期金属材料与冶金工程Vol.36No.22008年3月METALMATERIALSANDMETALLURGYENGINEERINGMar2008石油套管裂纹分析杨进能(衡阳钢管(集团)有限公司,湖南衡阳421001)摘要:针对弧形连铸坯生产的N80-1石油套管合格率低的问题,利用扫描电镜对石油套管缺陷试样进行微观检验,确定了连铸坯内的大型夹渣是导致石油套管裂纹的主要因素。根据钢管塑性变形理论,主要分析了钢管穿孔变形时应力应变状况,阐述了石油套管外表大裂纹及基体内部微裂纹形成过程,提出了减少裂纹的改进措施。关键词:石油套管;夹渣;裂纹中图分类号:TG335.71文献标识
2、码:A文章编号:1005-6084(2008)02-0037-03AnalysisaboutCrackofOilFieldCasingYANGJin-neng(HengyangSteelTube(Group)Co.Ltd.,Hengyang421001,China)ABSTRACT:ArccontinuouscastbilletsareadoptedtoproduceN80-1casingwhichhasloweligibleratebecauseofbigflawsonthesurfaceandsmallcracksinside.InspectingbytheX-rayMicr
3、oanalysisSystem,bigimpuritieswerefound.Basedonthesteeltubeplasticdeformationprinciple,analysisofthestress-strainwasmadeforthepiercingprocessandthecrackformingmachnismdepicted.Improvingmesurementsweregiventoreducethcracks.KEYWORDS:casing;impurity;crack2006年4月,衡阳钢管(集团)有限公司(以下简称衡钢)采用自产弧形连铸坯,生产N8
4、0-1石油套管,产品合格率很低,钢管缺陷为1外表面大裂纹的形成过程钢管外表大裂纹及基体内部微小裂纹。该产品由长为3700mm、直径为330mm、牌号为40Mn2V钢管穿孔时塑性变形较复杂,除基本变形坯料生产,坯料连铸冷却后送入环形炉加热约(宏观变形)外还存在附加变形(不均匀变形),2.5h,在1200℃左右进行穿孔,随后进行连如果大型夹杂物分布在钢管外表面附近,钢中轧,连轧轧制温度在1100℃左右,连轧后在线的夹杂物在基本应力及附加应力的共同作用下常化,冷却至500℃以下进步进炉再加热,920℃极易产生表面裂纹,夹杂物造成的钢管外表面定径,终轧温度是870℃。产品的最终尺寸为大裂
5、纹主要是在穿孔工序形成的,在生产过程!339.7mm×12.19mm,长度为11.4m。中容易观察到钢管的大(外折)裂纹。收稿日期:2008-01-28作者简介:杨进能(1965-),男,工程师,主要从事油气田用管生产工艺与产品研发工作。38金属材料与冶金工程Vol.36No.2[1]1.1钢管穿孔附加变形夹杂物本身成分复杂,性能不均匀差异较大,1.1.1纵向剪切变形因此钢管外表夹杂物容易与钢基体剥离及强度纵向剪切变形主要是由顶头的轴向阻力造较低处容易被拉裂。钢管外表面的裂纹受四周成的,一方面轧辊带动管材轴向流动,另一方金属限制作用较弱,因此裂纹易扩展与附近的面顶头却要阻止金属纵
6、向流动,最终导致各层小裂纹连接形成较大的外表裂纹并沿着钢基体金属流动有差异。可是各层金属又是相互联系流变的方向呈串联状分布。经研磨抛光的裂纹的,是一个整体,所以在各层金属间必然产生试样横截面进行SEM形貌观察和成分分析,主附加变形和附加应力,特别是和轧辊、顶头直要对裂纹内部和周围的异物和夹渣进行化学成接接触的表面层金属附加变形更大,因此毛管分分析,裂纹内部的大型夹杂物如图1所示,内外表面层很容易出现缺陷或者使管坯表面原在夹杂物内任选一点的化学成分为,%:CO2有的缺陷发展扩大。39.27,Na2O0.43,MgO0.59,Al2O319.61,SiO21.1.2切向剪切变形7.2
7、4,CaO10.4,TiO21.88,MnO1.16,FeO穿孔时在无顶头实心坯轧制阶段,主要是3.52,ZrO215.88。钢样裂纹内塞满的夹渣主要表面变形,其表层金属切向流动方向和轧辊的是:Al2O3、SiO2、CaO、ZrO2、MgO,这些Al、旋转方向一致。在顶头上的穿孔阶段由于顶头Ca、Si、Zr、、Mg和Fe的氧化物夹渣大多是耐的运动速度大于金属切向流动速度,顶头如同火材料的组成物,很显然,这些夹渣不是有意轧辊一样也带动金属切向流动,这样与顶头直加入的,而是外来的。接
