Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

MnS, который существенно не влияет на протягиваемость проволоки. Содержание марганца в стали до 0,9% также увеличивает предел прочности при растяжении и износоус­ тойчивость, не оказывая при этом заметного отрицательного влияния на вязкость. Для проволоки с повышенной вяз­ костью содержание марганца допускается в пределах 0,4 + + 0,7%. Применение хрома также увеличивает разрывную прочность проволоки и стойкость против коррозии, однако его содержание не должно превышать 0,12—0,15% во избе­ жание хрупкости. Сопоставление этих данных с химическим составом проволок брони кабеля геоф. ст. „Халибуртон“ сви­ детельствует об оптимальности соотношения элементов в них.

Оптимальное количественное соотношение элементов вы­ держивается в проволоках брони каротажных кабелей мно гих фирм. Французский семижильный кабель, поставленный в СССР в комплекте с венгерской геофизической станцией, имеет проволочную броню, отличающуюся следующими особенностями1: меньшей прочностью, большей пластич­ ностью и меньшей хрупкостью (большей стойкостью к скру­

чиваниям и перегибам), чем отечественная проволока, вы-

чмту пускаемая поШ МеТи-№ 145-65.

Химический состав (%) проволоки брони следующий:

По химическому составу эта проволока соответствует отечественной марке углеродистой стали 70 по ГОСТу 1050—60. Металлографическим анализом установлено, что металл загрязнен неметаллическими включениями (оксида­ ми) до 1 балла по ГОСТу 1778—62. Микроструктура метал­ ла проволоки представляет собой сорбит с тонкими выделе­ ниями феррита. Структура вытянута в направлении дефор­ мации, получаемой проволоками в процессе их наложения на кабельную заготовку. На поверхности проволок имеется покрытие толщиной около 0,05 мм, структура которого аналогична цинковому по стали. Это покрытие травится

1 Исследование проволоки проведено в НИИМетиз (Магнитогорск).

268

Слабым раствором азотной кислоты в спирте. Поверх Цин­

кового покрытия имеется пленка, предположительно лако­ красочная.

„Собственные“ характеристики о„, количество перегибов п, количество скручиваний т проволок (со снятым слоем покрытия), а также характеристики исходных проволок и для сравнения — отечественной проволоки, приведены в табл. 29.

Т а б л и ц а 29

Возможность применения стальной проволоки для изго­ товления брони или жилы во многом определяется ее тех­ нологической и эксплуатационной надежностью. Эти качест­ ва зависят как от ее химического состава, так и способа изготовления. Требования к технологичности проволоки вы­ соки при применении ее для изготовления как брони, так и жилы, однако в последнем случае они могут быть выше. Это связано с необходимостью изготовления в некоторых случаях жил (или стальных сердечников) с коротким шагом для увеличения гибкости и упругой составляющей удлине­ ния.

Анализ технологии изготовления проволоки показывает, что для получения токопроводящих жил с повышенной гиб­ костью необходимо производить рихтовку проволоки. Так, на кафедре ПТМ Одесского политехнического института проведено исследование влияния рихтовки в процессе про­ тяжки на усталостные свойства проволоки и канатов. В ре­ зультате выявлено, что рихтовка, изменяющая напряженное состояние проволоки, приводит к повышению ее работоспо­ собности на 25—30%. В проволоке после ее волочения не­ избежно возникают остаточные напряжения; в поверхност­

ных слоях — растягивающие, которые резко снижают рабо­ тоспособность проволоки, во внутренних — сжимающие. Ис­ следованиями установлена обратно пропорциональная зави­ симость между величиной растягивающих напряжений и ра­ ботоспособностью. С помощью рихтовки проволоки удается перераспределить остаточное напряжение в ней, т. е. сни­ зить величину остаточных деформаций. Поэтому при изго­ товлении высокопрочной проволоки целесообразно поэтап­ ное рихтование.

Расчеты показывают, что стальная оцинкованная прово­ лока, применяемая для изготовления брони кабелей больших

ности проволоки. Так, опыт изготовления каротажных кабе­ лей с броней из высокопрочной проволоки по ТУМ-240 (зв =240 кгсімм.2), ТУМ—2—274 (з„ = 190 -У 250 кгсімм2) по­ казал, что при наложении брони не было возможности соз­ дать необходимую предварительную деформацию проволок и рихтовку кабеля, так как из-за чрезмерной упругости и хрупкости проволоки изламывались. При эксплуатации этих кабелей и присоединении их к кабельным головкам также имели место изломы проволок брони, что приводило к преж­

ный НИИМетизом, показал целесообразность их изготовле­ ния из металла марки КТ-2 с содержанием углерода 0,87— 0,92% или У-9А, как обеспечивающих наибольшую проч­ ность. Временная технология изготовления промышленной

270

партии высокопрочной бронепроволоки диаметром 0,8; 1,1 и 1,3 мм разработана для условий Белорецкого сталепрово- лочно-канатного производства.

Прочность проволоки находится в пределах 250 -f 280 кгсімм2. Остальные механические характеристики разрабо­ танной НИИМетизом проволоки значительно ниже предус­ мотренных. Так, числа изгибов для проволок диаметром 0,8 и 1,1 составляют 14 и 7, а для проволоки диаметром 1,3 мм в губках с радиусом 5 мм—19; числа скручиваний на угол

кгсімм2. С увеличением рабочих температур необходимо за­ щитить проволоку от термоокисления и коррозии. Корро­ зионная стойкость нержавеющих (легированных хромонике­ левых и др.) сталей выше, чем у углеродистой, но легиро­ ванная значительно уступает углеродистой по прочностным показателям и, кроме того, значительно дороже. Однако применяемое цинковое покрытие углеродистых проволок не является эффективной защитой от коррозии при повышен­ ных температурах. Уже при 200°С коррозионная стойкость сильно падает. Прочность цинкового покрытия весьма низ­ ка. Недостатком никелевых и хромовых покрытий является их пористость.

Известно, что микродобавки Mg (до 0,05% от веса цин­ ка) и других элементов (Al, Sn) повышают коррозионную стойкость защитного слоя, упрочняют его. Однако промыш­ ленностью применение легированного цинкового покрытия (лигатуры) пока не освоено. Экспериментальная проверка влияния добавок на замедление скорости коррозионного раз­ рушения в средах воды и воздуха показала их эффектив­ ность. Вместе с тем, поскольку выполнение функции защи­ ты от коррозии возможно только при сохранении целост­ ности защитной оболочки после абразивного износа, НИИМетизом взято направление на создание проволок и обо­ лочек, стойких прежде всего к абразивному истиранию. Анодные покрытия сплавами, титаном и другими стойкими к абразивному износу материалами в настоящее время еще не освоены промышленностью.

ЧМТУ

Проволока НИИМет--3- 145-65, примененная для брони-

2/1