Структурообразование и механическое поведение фрикционных сварных соединений геологоразведочных бурильных труб

Ротационная сварка трением (РСТ) – это родоначальник технологических решений создания неразъемных соединений посредством нагрева трением, которая на сегодняшний день является высокопроизводительной перспективной технологией, применяемой для создания конструкций в различных отраслях промышленности. Данный способ является основным для изготовления сварных соединений геологоразведочных бурильных труб (ГБТ) с приварными замковыми деталями, используемых в качестве инструмента при бурении скважин. Как известно, бурильные трубы для геологоразведки применяются для спуска в скважину и подъёма породоразрушающего инструмента, передачи вращения, создания осевой нагрузки на инструмент, подвода промывочной жидкости или сжатого воздуха к месту бурения. Тем самым они работают в сложных условиях механического нагружения, сочетающих преимущественное воздействие растягивающих, сжимающих и знакопеременных изгибающих нагрузок.Трубы бурильные стальные универсальные (ТБСУ) являются самыми распространенными видами труб, используемыми для традиционного колонкового бурения. Согласно ГОСТ Р 51245-99 данные трубы выпускаются двух видов упрочнения: Н – нормализованные, соответствующие группам прочности Д и К; НЗ – нормализованные с поверхностной закалкой. Однако, потребность освоения более глубоких скважин и ужесточение условий бурения выдвигают необходимость в создании ГБТ более высокой прочности за счет применения трубных заготовок групп прочности Л и М по ГОСТ Р 50278-92 и совершенствования конструкции замковых соединений. В данных обстоятельствах, а также, учитывая отсутствие высаженных частей в конструкции ГБТ (толщина стенки в зоне сварного соединения равна толщине стенки трубы), зона сварного соединения становится одним из наиболее уязвимых мест конструкции, что требует более пристального внимания и подробных исследований, направленных на выявление механизмов структурообразования в процессе РСТ замковой части с телом трубы и механического поведения сварного соединения в условиях нагрузок, имитирующих эксплуатационные.
Цель работы – установление механизмов формирования структуры в процессе РСТ среднеуглеродистых легированных сталей 32Г2 (группы прочности Л) и 40ХН, оказывающих влияние на механические свойства и механизм разрушения сварного соединения геологоразведочных бурильных труб в условиях статического и циклического нагружения. <...>