Preview
№ 3 (2020)
7-18 9
Аннотация
Трубы, сваренные из специально подготовленной листовой стали, по сравнению с цельнотянутыми отличаются низкой себестоимостью, более высокой коррозионной стойкостью и стабильностью геометрических размеров. При обеспечении свойств сварного соединения на уровне основного металла они могут конкурировать с бесшовными трубами. Для освоения сварных труб из новых сталей требуются апробации длительными промысловыми испытаниями в месторождениях с высокой агрессивностью добываемых сред. Необходимы сравнительные результаты по коррозионной стойкости основного металла и сварных соединений. Цель работы - получение информации о механизмах и кинетике коррозионно-механического разрушения и работоспособности электросварных труб в условиях длительной эксплуатации. Проведены промысловые (байпасные) испытания катушек электросварных труб из сталей 08ХМФЧА, 13ХФА, 09ГСФ и 20-КСХ на действующем нефтесборном коллекторе Мамонтовского месторождения Западной Сибири с высоким содержанием растворимых газов H2S, CO2 и бактериальной зараженностью. Определены скорости общей и локальной коррозий основного металла, сварного соединения и зоны нижней образующей трубы. Показаны особенности зарождения и развития коррозионного разрушения и изменения скорости общей и язвенной коррозий в зависимости от химического состава стали и времени ее эксплуатации. Определена взаимосвязь зависимости изменения скорости коррозионного разрушения с ростом времени эксплуатации от состава и строения продуктов коррозии. Для хромосодержащих сталей (08ХМФЧА и 13ХФА) концентрация хрома в продуктах коррозии является основным фактором пассивации поверхности. Предложен коэффициент пассивации, т. е. критерий оценки изменения скорости коррозии со временем эксплуатации .
19-25 10
Аннотация
Разработка композиционных материалов на основе полимеров, модифицированных углеродными наноструктурами, является перспективным направлением научных исследований, поскольку их применение позволяет значительно улучшить функциональные свойства полимеров по сравнению с другими модификаторами. Работа посвящена исследованиям электропроводящих свойств эпоксидной смолы (ЭС), модифицированной расширенным соединением графита (РСГ), которое предварительно модифицировали фенолформальдегидной смолой (ФФС) путем ультразвуковой обработки в водном растворе. Полученную концентрированную дисперсию РСГ с ФФС флокулировали с помощью уксусной кислоты, фильтровали и промывали водой. Водную пасту РСГ, модифицированного ФФС, вводили в матрицу ЭС методом механического перемешивания на трехвалковой мельнице. Доказано, что модификация РСГ ФФС перед введением в эпоксидную матрицу способствует лучшему распределению углеродного материала, а также уменьшению размеров агрегатов его частиц. Проведены исследования электропроводности композитов, полученных методом горячего отверждения, в результате которых установлено, что максимальной электропроводностью- 6,2×10-4 См×см-1 обладали образцы на основе ЭС, содержащие 9 масс. %графита, модифицированного ФФС, что на 2 порядка выше электропроводности образцов с применением графита без предварительной обработки. Порог перколяции наблюдался при 3 масс. % графита в эпоксидном композите. Полученные результаты доказывают, что использование РСГ, модифицированного ФФС в качестве наполнителя ЭС, позволяет достичь более высоких значений электропроводности, чем с применением необработанного РСГ. Кроме того, применение ФФС для модифицирования РСГ имеет преимущество перед другими ПАВ, поскольку за счет взаимодействия активных молекул ФФС с молекулами ЭС не требуется дальнейшее удаление ПАВ из композита.
26-37 2
Аннотация
На сегодняшний день одним из эффективных способов поверхностного упрочнения сталей и сплавов является метод химико-термической обработки - карбонитрация - одновременное насыщение стальной поверхности азотом и углеродом в расплаве солей при температуре 540-580 °С. Данный способ поверхностного упрочнения позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики упрочненного слоя, однако влияние карбонитрации на свойства основного металла, неизбежно подвергающегося нагреву в процессе насыщения, остается неизученным. Это особенно актуально для сталей, у которых температурный интервал 540-560 °С реализации технологического процесса совпадает с интервалом проявления отпускной хрупкости. В работе апробирована технология карбонитрации для упрочнения резьбовых соединений бурильных труб для комплексов со съемным керноприемником (ССК). Изучена кинетика формирования карбонитрированного слоя на сталях зарубежных марок Drillmax 950, 4130 и 1541. Рассмотрено влияние процесса карбонитрации на механические свойства исследуемых сталей. Произведен анализ строения изломов сталей Drillmax 950, 4130 и 1541 до и после карбонитрации. Установлено, что влияние карбонитрации в стали Drillmax 950 проявляется более заметно, в виде развития процессов отпускной хрупкости. Произведена оценка зависимости эксплуатационных характеристик готового резьбового соединения от продолжительности процесса карбонитрации. Показано, что высоким уровнем усталостной прочности как до, так и после карбонитрации обладают резьбовые соединения из стали 1541. Сталь марки 1541рекомендована для изготовления замковых соединений бурильных труб с поверхностным упрочнением резьбы методом карбонитрации.
38-45 2
Аннотация
Изучена скоростная зависимость деформационного поведения образцов круглого сечения, приготовленных из сплава Ti-3,5Al-1,1Zr-2,5V, в условиях одноосного растяжения при комнатной температуре. Образцы длиной 200 мм были разделены на три группы по пять штук в каждой. Первая группа образцов была испытана при скорости перемещения траверсы 0,05 мм/мин, вторая группа - при скорости 5 мм/мин, третья группа - при скорости 500 мм/мин. Аттестация микроструктуры титанового сплава в недеформированном состоянии показала, что средний размер зерен α-фазы титана был около 7 мкм, а межзеренные границы преимущественно больше угловые, т. е. соседние зерна разориентированы более чем на 15°. Проведение механических испытаний показало, что характер деформационного поведения титанового сплава не зависит от скорости нагружения. Несмотря на это, с увеличением скорости деформирования возрастали пределы текучести и прочности, тогда как величина полной деформации снижалась. В месте разрушения образцов наблюдалась шейка. Коэффициент сужения не зависел от скорости растяжения. Качественных изменений в характере механического поведения и в морфологии поверхности изломов образцов (присущий вязкому разрушению чашечный излом) не наблюдалось. Увеличение деформируемости образцов со снижением скорости растяжения подтверждается исследованиями микроструктуры образцов. Ширина дифракционных пиков образцов, испытанных с меньшей скоростью, была больше. Флуктуация полученных значений ширины дифракционных линий относительно аппроксимирующей прямой свидетельствует о скоростной чувствительности зерен «твердых» и «мягких» ориентировок. Это указывает на существование последовательности активации систем скольжения. Так, в первую очередь нагружаются «мягкие» зерна, благоприятно ориентированные для легкого призматического скольжения в плоскостях (100) и (110). Далее происходит их упрочнение, что способствует перераспределению нагрузки на «твердые» зерна с базисными нормалями, близкими к оси нагружения, которые на начальном этапе деформировались упруго.
46-52 5
Аннотация
В рамках разработки материала, образующего на резьбовой поверхности труб и муфт многофункциональное покрытие, установлены требования, предъявляемые к покрытию. Одним из основных требований является возможность проведения многократного свинчивания резьбового соединения без повреждения резьбы. Необходимость получения высокого уровня антифрикционных свойств покрытия обусловила проведение исследований влияния антифрикционных добавок различной природы действия на трибологические свойства покрытия: уменьшение коэффициента трения сопряженных поверхностей и обеспечение стойкости покрытия к истиранию. Для определения влияния антифрикционных добавок различной природы действия на функциональные свойства покрытия проведены сравнительные лабораторные испытания резьбовых покрытий, содержащих различные антифрикционные добавки, в условиях трения скольжения при возвратно-поступательном перемещении по схеме «неподвижная пластина - палец». В качестве антифрикционных компонентов использованы графит, дисульфид молибдена и политетрофторэтилен (ПТФЭ), которые имеют различные антифрикционные свойства. Испытания проведены также для покрытий, содержащих комплекс добавок: графит - ПТФЭ, дисульфид молибдена - ПТФЭ. Трибологические свойства получаемых покрытий оценивали по величине коэффициента трения и стойкости покрытия к истиранию. Для выбора оптимальных концентраций антифрикционных компонентов проведены испытания материалов, содержащих комплекс добавок с различной концентрацией графита и дисульфида молибдена. В целях подтверждения результатов лабораторных испытаний проведены натурные испытания в заводских условиях при нанесении выбранных покрытий на резьбовую поверхность муфты и трубы. В результате проведенных исследований установлено положительное влияние комплексного использования антифрикционных компонентов. Определены системы антифрикционных компонентов (графит - ПТФЭ и дисульфид молибдена - ПТФЭ) и их оптимальные концентрации (графита и дисульфида молибдена - 8 масс. %, ПТФЭ - 6 масс. %) в материале резьбового покрытия. Результаты лабораторных исследований подтверждены натурными испытаниями в заводских условиях.
53-64 2
Аннотация
Существующие многочисленные экспериментально построенные диаграммы фазового равновесия цветных сплавов отражают специфику взаимодействия компонентов при их различном соотношении и при разных температурах и дают представление о так называемой «металлографической» структуре сплавов. В общем случае в литературных источниках между структурой и свойствами установлена достаточно хорошая связь, что позволяет управлять свойствами, прогнозировать их возможное изменение при варьировании концентрации компонентов и условий формирования структуры. Однако применяемые критерии, позволяющие в ряде случаев объяснить и спрогнозировать уровень получаемых свойств по виду диаграммы фазового равновесия, не дают возможности объяснить природу достаточно большого числа существующих аномалий физико-механических свойств промышленно используемых цветных сплавов. В статье на основании исследования многочисленных литературных данных определена закономерность, позволяющая установить связь аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия. Впервые вводится представление о диаграмме фазового равновесия как о концентрационной зависимости качественных изменений интервалов кристаллизации (перекристаллизации), что позволяет связать с диаграммой фазового равновесия экстремальные значения физико-механических свойств, которые невозможно объяснить особенностями фазового состава или структуры. Разработана методика, позволяющая связать аномалии свойств сплавов с диаграммами фазового равновесия на основании впервые установленного критерия - качественного изменения (протяженности по температуре) интервала кристаллизации (перекристаллизации) (Q∆LS), а также с различием в структурной наследственности (генеалогии) атомов компонентов, составляющих двойную систему. Совместный анализ аномалий свойств двойных сплавов с диаграммами состояния (на основании установленного критерия (Q∆LS)) позволяет связать последние с наличием промежуточных фаз в системах Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Si, Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Cu-Mn. На основании установленной закономерности связи аномалий физико-механических свойств сплавов с качественными изменениями интервалов кристаллизации (перекристаллизации) (QΔLS) предлагается альтернативная версия закона Курнакова.
65-72 13
Аннотация
В технологии электропроводящих полимерных композитов актуальным направлением является применение модификаторов с наноразмерными геометрическими параметрами. Такими материалами являются углеродные нанотрубки, как одностенные, так и многостенные. Использование многостенных углеродных нанотрубок в качестве добавок к полимерам позволяет добиваться хороших результатов, связанных с проявлением электропроводности, при невысоких процентных соотношениях вводимых углеродных нанотрубок. В проводимых исследованиях было рассмотрено 2 разных типа полимеров: эпоксидная смола и силикон. Для модификации использовались многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ). Для силикона было проведено исследование электропроводности при механических деформациях, а именно при кручении с разными углами закручивания. Рассмотрено влияние многослойных углеродных нанотрубок, обладающих различной насыпной плотностью, на электропроводность композитов. На частотах измерений 100 Гц для одинаковых концентраций добавок с 1, 2, 4 и 8 вес. % в композитах с МУНТ «Таунит-М» проводимости примерно на 2 порядка величины больше, чем в композитах с МУНТ «Таунит». Полимер, модифицированный МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г, обладает меньшим удельным сопротивлением (3,8×105 Ом×см). Модификатор МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г, которая является меньшей по сравнению с остальными типами МУНТ, и насыпной плотностью 42,6 кг/м3 позволяет получить наименьшее электрическое сопротивление. МУНТ с высокой удельной поверхностью 541,5 м2/г обеспечивает формирование электропроводности на 2 порядка ниже, чем МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г. Установлено, что при массовом содержании МУНТ 1,5 и 2 масс. % для композитов характерно увеличение электрического сопротивления при углах скручивания от 0 до 900°.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)