EIPS級(jí)38NAT6S（19）+IWR鋼繩的試制
發(fā)布時(shí)間：2019-10-16 18:05 文章來(lái)源：未知 文章作者：admin 點(diǎn)擊數(shù)：
目前，石油鉆井作業(yè)用鋼絲繩普遍采用6S（19）結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量等級(jí)為API標(biāo)準(zhǔn)中的IPS級(jí)（優(yōu)質(zhì)犁鋼級(jí)）。隨著油氣深井鉆探活動(dòng)的增多及地質(zhì)條件的惡化，使用鋼絲繩質(zhì)量已顯示出由傳統(tǒng)
目前，石油鉆井作業(yè)用鋼絲繩普遍采用6S（19）結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量等級(jí)為API標(biāo)準(zhǔn)中的IPS級(jí)（優(yōu)質(zhì)犁鋼級(jí)）。隨著油氣深井鉆探活動(dòng)的增多及地質(zhì)條件的惡化，使用鋼絲繩質(zhì)量已顯示出由傳統(tǒng)IPS級(jí)向EPS級(jí)（高級(jí)優(yōu)質(zhì)犁鋼級(jí)）過渡的苗頭。而事實(shí)上，API標(biāo)準(zhǔn)最新版本EEIPS級(jí)（超強(qiáng)優(yōu)質(zhì)犁鋼級(jí)）這一更高強(qiáng)度等級(jí)的鋼絲繩的出現(xiàn)，從某種意義上預(yù)示著石油用鋼絲繩向高強(qiáng)度等級(jí)發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于6S（19）結(jié)構(gòu)鋼絲繩而言，當(dāng)其直經(jīng)達(dá)38mm時(shí)，規(guī)格相對(duì)較大（GB1102-74標(biāo)準(zhǔn)中，該結(jié)構(gòu)鋼絲繩的最大直徑為37mm），所以在目前國(guó)內(nèi)該結(jié)構(gòu)、規(guī)格，IPS鋼絲繩生產(chǎn)尚具較大技術(shù)難度的情況下，欲使其質(zhì)量達(dá)到EIPS級(jí)這一更高水平，無(wú)疑困難更大，本文就其試制生產(chǎn)過程進(jìn)行介紹。
1鋼絲繩的高品質(zhì)
1.1捻繩用3.12mm高品質(zhì)鋼絲API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，EIPS級(jí)的鋼絲繩應(yīng)采用4級(jí)鋼絲制造。我廠生產(chǎn)EIPS級(jí)38NAT6S（19）鋼絲繩股的外層鋼絲直徑為3.12nm，按API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其制繩前、后單絲最小破斷拉力、拆股后平均最小拉力及由其求得的鋼絲繩抗拉強(qiáng)度如下：
制繩前鋼絲最小破斷拉力13.678kN
拆股單絲最小破斷拉力13.335kN
制繩前鋼絲抗拉強(qiáng)度1789MPa拆股單絲抗拉強(qiáng)度1744MPa拆股鋼絲平均最小抗拉強(qiáng)度1834MPa計(jì)算結(jié)果表明，按API標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，捻制EIPS級(jí)38鋼絲繩，3.12mm鋼絲抗拉強(qiáng)度至少應(yīng)達(dá)到1835MPa水平以上。若僅從數(shù)值水平看，按照GB
341-89鋼絲分類與術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，屬較高強(qiáng)度范圍。但是，若將強(qiáng)度、直徑二者綜合考慮，API標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的抗拉強(qiáng)度仍是高水平的。在GB1178-74制繩用鋼絲標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)應(yīng)1820MPa 級(jí)別時(shí)，所列鋼絲的最大直徑也僅為3.20mm（對(duì)應(yīng)310mm的鋼絲所列最高強(qiáng)度等級(jí)也為1820MPa），由此看出，o
3.12mm4級(jí)鋼絲具有高的抗拉強(qiáng)度水平。
1.2EIPS級(jí)38鋼絲繩具有高的破斷拉力通常情況下鋼絲繩都是按抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)，但這種方法不適合于API鋼絲繩。因?yàn)樵贏PI標(biāo)準(zhǔn)中，同一級(jí)別的鋼絲，其抗拉強(qiáng)度具有非等值性的特點(diǎn)，所以不能、也不可能用抗拉強(qiáng)度數(shù)值的概念去同API標(biāo)準(zhǔn)中所述的鋼級(jí)劃等號(hào)。為了分析問題方便，采用比較說明的方法，即用鋼絲繩最小破斷拉力通用計(jì)算公式反算出與API標(biāo)準(zhǔn)EIPS級(jí)38鋼絲繩公稱破斷拉力1010kN相等時(shí)同直徑、結(jié)構(gòu)鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度等級(jí)。經(jīng)過運(yùn)算，其數(shù)值為1965MPa。也就是說僅從鋼絲繩最小破斷拉力角度考
度等級(jí)的鋼絲繩?？梢奅IPS級(jí)8鋼絲繩是高強(qiáng)度等級(jí)的鋼絲繩，具有高的破斷拉力。
1.33.12nmm4級(jí)鋼絲具有高的韌性360°扭轉(zhuǎn)次數(shù)是衡量鋼絲韌性的重要指標(biāo)。按API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，3.12mm4級(jí)鋼絲在扭轉(zhuǎn)標(biāo)距為203mm時(shí)最低扭轉(zhuǎn)次數(shù)為16次，對(duì)應(yīng)100倍鋼絲公稱直徑扭轉(zhuǎn)標(biāo)距時(shí)最低扭轉(zhuǎn)次數(shù)為25次。而GB
1178-74規(guī)定3.12mm、1820MPa特級(jí)韌性鋼絲的最低扭轉(zhuǎn)次數(shù)為20次，相比之下API規(guī)定的韌性比國(guó)標(biāo)高?？梢婋u12mm4級(jí)鋼絲具有高的韌性。根據(jù)以上對(duì)比分析，雞.12mm4級(jí)鋼絲是具有高強(qiáng)度、高韌性品質(zhì)的鋼絲，能否生產(chǎn)出EIPS級(jí)38鋼絲繩，除設(shè)備條件因素外，難度正在于此。
2EIPS級(jí)38鋼絲繩試生產(chǎn)
2.1優(yōu)選主要原料
生產(chǎn)高品質(zhì)鋼絲繩必須選用優(yōu)質(zhì)盤條。我廠生產(chǎn)IPS級(jí)38石油用鋼絲繩，一直選用SWRH72A牌號(hào)的盤條。對(duì)以往鋼絲繩實(shí)測(cè)破斷拉力值的統(tǒng)計(jì)分析表明，若按我廠傳統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)工藝是無(wú)法生產(chǎn)出4級(jí)鋼絲的。為獲得高強(qiáng)度鋼絲可采用兩種辦法：一是提高總壓縮率，通過變形強(qiáng)化提高鋼絲的強(qiáng)度；二是走改變材質(zhì)、微調(diào)工藝之路。通過慎重分析，選擇了后者。第一，受熱處理爐處理鋼絲規(guī)格的限制；第二，若采用大直徑盤條不經(jīng)熱處理直接拉拔，在目前線材軋制水平下，既不能保證鋼絲、鋼繩的常規(guī)性能，更無(wú)法保證鋼絲繩的最終使用性能。根據(jù)本廠多年使用SWRH72A盤條生產(chǎn)IP5級(jí)38鋼絲繩的成功經(jīng)驗(yàn)及使用SWRI82B盤條生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼絲質(zhì)量波動(dòng)的教訓(xùn)。考慮到3.12mm4級(jí)鋼絲的高質(zhì)量要求，選用7.00mm、SWRH82A盤條為雞12mm
4級(jí)鋼絲生產(chǎn)用料，并在投料前進(jìn)行組織和力學(xué)性能檢驗(yàn)。
2.2SWRH82A7.00mm 盤條的熱處理制度我廠有多年使用SWRH72A的經(jīng)驗(yàn)，為使用SWRH 82A提供了借鑒。7.00mm盤條在明火加熱爐中索氏體化處理時(shí)考慮到處理線徑粗、含碳量高采取了提高線溫、降低鉛溫和降低盤條運(yùn)行速度的方案，以實(shí)現(xiàn)加熱時(shí)盤條完全奧氏體化。鉛浴時(shí)充分索氏體化。熱處理的有關(guān)參數(shù)如下：
233.12mm4級(jí)鋼絲的拉制
索氏體化的7.0nm盤條在XDA685W×1H+
DDA610S×6H+DIDA610S+XDAC615×1H+
BWW300~450活套式拉絲機(jī)上經(jīng)9道次拉成必3.12mnm拉制路線是7.00-638-5.77-420一4.71-4.29-3.93-3.62-3.35-3.12 mm.道次壓縮率分別是17.7%、182%、188%、180%、17.0%、
161%、15.2%、144%、13.3%拉制的總壓縮率為80%。由于設(shè)備先進(jìn)，冷卻良好，拉前的處理質(zhì)量高，選用的輔料和工具好，所以成品鋼絲的拉制順利。經(jīng)檢測(cè)，成品鋼絲的力學(xué)性能如表1所示。
表1雞2mm鋼絲的力學(xué)性能
項(xiàng)目破斷拉力/kN抗拉強(qiáng)度/MPa扭轉(zhuǎn)次數(shù)/次范圍1430~14701676~192316~26平均值145019002193標(biāo)準(zhǔn)偏差Q1021334202624鋼繩的力學(xué)性能
66（19）038mm鋼繩的股在KVR36/500筐籃式股繩機(jī)上進(jìn)行捻制；鋼繩的捻制在KVR6/1250筐籃式成繩機(jī)上進(jìn)行。股和繩的捻制順利，鋼繩的表面質(zhì)量良好，經(jīng)檢測(cè)鋼繩的力學(xué)性能如下：
整繩破斷拉力1104kN拆股雞.12mm鋼絲的力學(xué)性能：
破斷拉力13.80~14.45kN（平均值14.22kN）
扭轉(zhuǎn)次數(shù)19~26次（平均24.11次）API 標(biāo)準(zhǔn)要求最小值：整繩破斷拉力1010kN單絲破斷拉力13.335kN平均破斷拉力14020kN檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：試制38mm鋼絲繩實(shí)物質(zhì)量達(dá)到了API標(biāo)準(zhǔn)EIPS級(jí)之技術(shù)要求，證明試制方案是正確的。當(dāng)然這僅僅是初步試驗(yàn)結(jié)果。欲實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定大批量生產(chǎn)，尚需做進(jìn)一步的工作。
