ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.791.05:622.24.053.6
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-3-129-140
Аннотация
Исследовано усталостное поведение сварных соединений бурильных труб, полученных ротационной сваркой трением, из сталей 32Г2, 32ХГМА (тело трубы) и 40ХН2МА (замковая часть) в состоянии после сварки и после отпуска при температуре 550ºС. Испытания на усталость проводились на цилиндрических образцах со сварным соединением с двухопорным креплением вращающегося образца при знакопеременном изгибе с вращением, что позволило выявить наиболее слабую зону в образце. Полученные значения предела вы-носливости сварных соединений сопоставлялись со значениями предела выносливости цельных образцов из базовых сталей тела бурильной трубы – 32Г2 и 32ХГМА. Установлено, что сварное соединение сталей 32Г2-40ХН2МА уступает по пределу выносливости базовой стали 32Г2 на 15% в исходном состоянии и на 28% по-сле отпуска, в то время как сварное соединение сталей 32ХГМА-40ХН2МА обладает усталостной прочностью как в исходном состоянии, так и после отпуска, соизмеримой с базовой сталью 32ХГМА. Результаты исследо-ваний дополнены металлографическим анализом микроструктуры сварных соединений. На основании резуль-татов исследований с помощью EBSD-анализа установлены микроструктурные особенности уязвимых перифе-рийных участков зоны сварочного воздействия, контролирующие сопротивление усталостным нагрузкам.
Ключевые слова
ротационная сварка трением, среднеуглеродистые стали, сварное соединение, зона термомеханического влияния, усталостная прочность, предел выносливости
Для цитирования
Усталостная прочность сварных соединений высокопрочных бурильных труб / Атамашкин А.С., Приймак Е.Ю., Исаева А.В., Тулибаев Е.С., Сёмка Я.С. // Вестник Магнитогорского государственного технического уни-верситета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №3. С. 129-140. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-3-129-140
1. Технология бурения нефтяных и газовых скважин: учебник для студентов вузов. В 5 т. / под общ. ред. В. П. Овчинникова. Тюмень : ТюмГНГУ, 2014. Т. 1. 568 с.
2. Стрик Ю.Н., Ильяш В.В. Бурение разведочных скважин. Воронеж, 2004. 62 с.
3. Вилль В.И. Сварка металлов трением. М.: Машиностроение, 1970. 176 с.
4. Сварка трением: справочник / В. К. Лебедев [и др.] Л.: Машиностроение, 1987. 236 с.
5. Исследование влияния режимов термической обработки на структуру и механические свойства горячекатаных труб, изготовленных из стали 32Г2 / В.В. Ивашко, О.М. Кириленко, И.И. Вегера и др. // Литье и металлургия. 2011. № 4 (63). С. 108–114.
6. Разработка и освоение материалов в производстве высокопрочных бурильных труб со специальными свойствами / Е.М. Засельский, Н.Т. Тихонцева, И.П. Савченко и др. // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2021. № 2. С. 37-40.
7. Evaluation of friction welded dissimilar pipe joints between AISI 4140 and ASTM A 106 Grade B steels used in deep exploration drilling / Khadeer Sk.A., Babu P.R., Kumar B.R. and others // Journal of Manufacturing Processes. 2020, vol. 56, pp. 197-205.
8. Optimization of rotary friction welding parameters for dissimilar joints of exploration drill pipes / A. Isaeva, E.Yu. Priimak, A.S. Atamashkin and others // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023, vol. 126, no. 11-12, pp. 5325-5337. DOI: 10.1007/s00170-023-11382-5.
9. Influence of force parameters of rotary friction welding on the microstructure and mechanical properties of welded joints of high-strength drill pipes / A. Atamashkin, E. Priymak, E. Tulibaev and others // International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 2024. DOI: ORG/10.1007/S12008-024-02011-W
10. Effect of Rotational Speed on Static and Fatigue Properties of Rotary Friction Welded Dissimilar AA7075/AA5083 Aluminium Alloy Joints. / A. Sasmito, M.N. Ilman; P.T. Iswanto and others // Metals 2022, 12, 99. https://doi.org/10.3390/met12010099Metals 2022, 12, 99. DOI: ORG/10.3390/MET12010099
11. Fatigue life prediction for rotary friction welded Ti-64-4V under variable amplitude fatigue loading / Van der Merwe H.B., James M.N., Hatting D.G., Rall W. // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2019, 104, pp. 1-11. DOI: ORG/10.1016/J.TAFMEC.2019.102321
12. Microstructure, Tensile Properties, and Fatigue Behavior of Linear Friction-Welded Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si / Sidharth Rajan; Priti Wanjara; Javad Gholipour; Abu Syed Kabir // Materials. 2021, 14, 30. DOI: ORG/10.3390/MA14010030
13. Paventhan R., Lakshminarayanan P.R., Balasubramanian V. Fatigue behaviour of friction welded medium carbon steel and austenitic stainless steel dissimilar joints // Materials and Design. 2011, vol. 32, pp. 1888–1894. DOI: ORG/10.1016/J.MATDES.2010.12.011