ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.774.38
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-43-53
Аннотация
Применение легкосплавных бурильных труб актуально в настоящее время. Одной из проблем их производства является образование продольных трещин в технологии горячего прессования. Цель данной работы – установление связи напряженно-деформированного состояния и образования продольных трещин на легкосплавных бурильных трубах с наружными концевыми утолщениями. В качестве объекта исследования выбраны трубы из сплава Д16Т. Посредством компьютерного моделирования определены значения тангенциальных растягивающих напряжений и скорости деформации в зоне очага деформации и раздачи на конусном участке прессовой иглы, приводящие к появлению на наружной поверхности труб продольных трещин в зоне концевых утолщений и переходных зонах от утолщения к основному сечению. Выявлено, что наиболее опасной зоной с позиции трещинообразования является наружная поверхность переднего торца трубы. Кроме того, установлено, что утяжинное концевое утолщение имеет уровень тангенциальных растягивающих напряжений ниже, чем выходное концевое утолщение. В рамках работы определено, что одновременное понижение температуры заготовки и инструмента на 20°С и скорости движения инструмента на 0,4 мм/с приводят к значительному понижению уровня растягивающих напряжений в опасных зонах трубы. Изменение температурно-скоростных условий процесса в условиях реального производства привело к уменьшению процента несоответствующей продукции по дефекту «продольные трещины» в 2,6 раза.
Ключевые слова
алюминиевый сплав, легкосплавные бурильные трубы, продольные трещины, тангенциальные напряжения, скорость деформации, моделирование
Для цитирования
Влияние напряженно-деформированного состояния в процессе прессования легкосплавной бурильной трубы на образование трещин / Замараева Ю.В., Логинов Ю.Н., Дегтярева О.Ф., Разинкин А.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 43-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-3-43-53
1. Прохоров С. Алюминий возвращается // Нефть России. 2011. № 6. С. 76-77.
2. Aluminium Drill pipe in an Arctic Application – A Well-known Tool Changing the Development Strategy / Vakhrushev A.V., Gelfgat M.Ya., Basovich D.V., Buyanovskiy I.N. // SPE Arctic and Extreme Environments Conference and Exhibition, Moscow, 2011, 149707. DOI: 10.2118/149707-MS
3. Aluminum Alloy Tubules – Assessment for Ultra long Well Construction / Gelfgat M.Ya., Basovich V.S., Adelman A., Hansen B.R. // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Anaheim, 2007, 109722. DOI: 10.2523/109722-MS
4. Швецов О.В. Повышение эксплуатационной надежности бурильных труб из алюминиевых сплавов Д16Т и 1953Т1 // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2017. Т. 23. № 1. С. 236-426.
5. Сапунжи В.В. Эффективность применения алюминиевых бурильных труб при бурении скважин на нефть и газ // Бурение и нефть. 2012. № 6-7. C.48-52.
6. Файн Г.М., Штамбург В.Ф., Данелянц С.М. Нефтяные трубы из легких сплавов. М.: Недра, 1990. 221 c.
7. Файн Г.М., Макаров Е.М. Состояние и перспективы производства и применение труб нефтепромыслового сортамента из алюминиевых сплавов // Территория Нефтегаз. 2007. № 5. С. 66-71.
8. Ерманок М.З., Каган Л.С., Головинов М.Ф. Прессование труб из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1976. 428 c.
9. Каган Л.С., Ерманок М.З., Ерохов В.К. Прогрессивная технология прессования бурильных труб переменного сечения из алюминиевых сплавов. М.: Изд-во Ин-та «Цветметобработка», 1969. 48 c.
10. Применение термомеханической обработки для повышения прочности прессованных прутков из алюминиевого сплава Д16 / Н.Б. Пугачева, А.В. Разинкин, И.С. Каманцев и др. // Металловедение и термическая обработка металлов. 2025. № 1. С. 64-73.
11. Кутепова Л.В., Волгина Н.И., Хламкова С.С. Исследование влияния термической обработки на структуру и свойства алюминиевого сплава Д16 // Технология металлов. 2022. № 7. С. 2-7.
12. Kondrat’ev S.Y., Zotov O.G., Shvetsov O.V. Structural stability and variation of properties of aluminum alloys D16 and 1953 in production and operation of drill pipes // Metal Science and Heat Treatment. 2014, vol. 55, pp. 526-532.
13. Микляев П.Г. Механические свойства легких сплавов при температурах и скоростях обработки давлением: справочник. М.: Металлургия, 1994. 279 c.
14. Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975. 447 c.
15. Влияние напряженного состояния на образование трещин в протекторном утолщении при прессовании легносплавной трубы / Ю.В. Замараева Ю.В., Ю.Н. Логинов, О.Ф. Дегтярева и др. // Металлообработка. 2025. № 5. С. 27-36.
16. Логинов Ю.Н., Антоненко Л.В. Изучение напряженно-деформированного состояния для предупреждения образования продольных трещин в прессованных трубах // Цветные металлы. 2010. № 5. С. 119-122.
17. Каранашев Р.А. Совершенствование процесса производства бурильных труб из алюминиевых сплавов: автореф. … дис. канд. техн. наук. М., 1993. 24 с.
18. Каган Л.С. Разработка научных основ прессования с раздачей и технологии производства труб переменного сечения из алюминиевых сплавов: автореф. … дис. канд. техн. наук. М., 1992. 36 с.
19. Непершин Р.И. Раздача тонкостенной трубы криволинейным жестким пуансоном // Вестник МГТУ Станкин. 2009. № 4. С. 54-60.
20. Каргин В.Р., Афанасьев А.Е., Каргин Б.В. Моделирование процесса прессования бурильных труб с наружными утолщениями // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. № 1-2. С. 215-219.
21. Афанасьев А.Е., Каргин В.Р., Каргин Б.В. Компьютерный анализ процесса раздачи труб прессованием // Интернет-журнал «Науковедение». 2016. № 2. С. 97-106.
22. Ежов А.А., Герасимова Л.П. Дефекты в металлах. М.: Русский университет, 2002. 359 c.
23. Тофпенец Р.Л., Анисович А.Г., Василбева Л.А. Исследование возможности повышения пластичности литого сплава Д16 // Литье и металлургия. 2002. № 3. С. 30-34.
24. Зимин Л.С., Федотов М.Е. Учёт процессов деформации в технологических комплексах «индукционный нагрев-обработка давлением» // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: технические науки. 2005. № 37. С. 50-54.
25. Логинов Ю.Н., Антоненко Л.В. О скоростных режимах деформирования в контейнере при прямом прессовании // Технология легких сплавов. 2010. № 4. С. 66-72.