Патент на изобретение №2385359
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала, в том числе для бурильных труб. Деформируемый сплав на основе алюминия и изделие из него содержат следующие компоненты, мас.%: магний 0,9-1,3, кремний 0,7-1,1, медь 0,8-1,7, марганец 0,2-0,6, цинк 0,4-0,8, титан 0,01-0,03, хром 0,18-0,3, молибден 0,0007-0,012, кальций 0,05-0,15, бериллий 0,00005-0,00015, алюминий – остальное. Получаются сплав на основе алюминия и изделие из него, обладающие высокой коррозионной стойкостью, высокой прочностью и улучшенной технологичностью. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к деформируемым сплавам на основе алюминия, предназначенным для использования в виде деформированных полуфабрикатов в качестве конструкционного материала, в том числе для бурильных труб. Существует деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый для изготовления бурильных труб, следующего химического состава (мас.%):
(Промышленные алюминиевые сплавы. Справ. изд. / Алиева С.Г. и др. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1984, с.87). Однако существующий сплав имеет низкую коррозионную стойкость и низкую технологичность при прессовании. Известен деформируемый сплав на основе алюминия, применяемый для изготовления бурильных труб, в том числе предназначенных для морского бурения, следующего химического состава (мас.%):
(ОСТ 1 92014-90 «Сплавы алюминиевые деформируемые. Марки»). Недостатком известного сплава является низкая прочность при повышенных температурах, что ограничивает глубину бурения, а также недостаточно высокая технологичность при прессовании. Наиболее близким по техническим характеристикам, применяемым для изготовления бурильных труб и принятым за прототип является деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий медь, магний, железо, никель, кремний, марганец, титан, цинк при следующем соотношении компонентов, мас.%:
(ОСТ 192014-90 «Сплавы алюминиевые деформируемые. Марки»). Недостатком известного сплава на основе алюминия, принятого в качестве прототипа, является его пониженная коррозионная стойкость, которая соответствует 2-му баллу относительно общей коррозионной стойкости, склонности к расслаивающей коррозии и коррозионному растрескиванию. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение деформируемого сплава на основе алюминия, обладающего высокой коррозионной стойкостью, высокой прочностью и улучшенной технологичностью. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения: – повышение прочности сплава при повышенных температурах, – улучшение технологичности сплава за счет повышения механических характеристик; – повышение производительности изготовления прессованных полуфабрикатов за счет снижения скорости прессования; – снижение веса получаемых изделий. Применение этого сплава в качестве материала для бурильных труб позволит производить бурение в глубинных слоях земной коры, имеющих повышенную температуру, и соответственно повысить глубину бурения. Указанный технический результат достигается тем, что предлагается деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, медь, марганец, цинк, титан, хром, который дополнительно содержит молибден, кальций и бериллий при следующем соотношении компонентов (мас.%):
При указанном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве в процессе искусственного старения после закалки происходит выделение вторичных мелкодисперсных частиц, содержащих в своем составе алюминий, медь, магний, марганец, цинк, титан и другие легирующие элементы, входящие в состав сплава, обладающих высокой жаропрочностью и повышающих прочность сплава при повышенных температурах. При этом, в связи с небольшим суммарным содержанием легирующих элементов в сплаве, коррозионная стойкость сплава остается высокой, а также улучшается технологичность сплава при прессовании за счет снижения потребных усилий, что позволяет изготавливать изделия сложной конфигурации, в том числе с внутренними полостями. Из предлагаемого деформируемого сплава могут быть изготовлены трубы, используемые для бурения нефтяных и газовых скважин большой глубины, в том числе для морского бурения. В предлагаемом изделии, выполненном из сплава на основе алюминия, используемом для изготовления прессованых полуфабрикатов, технический результат достигается тем, что в качестве материала заготовки используется сплав при следующем соотношении компонентов, мас.%: магний 0,9-1,3; кремний 0,7-1,1; медь 0,8-1,7; марганец 0,2-0,6; цинк 0,4-0,8; титан 0,01-0,03; хром 0,18-0,3; молибден 0,0007-0,012; кальций 0,05-0,15; бериллий 0,00005-0,00015; алюминий остальное. Пример Предлагаемый сплав получали из шихты, состоящей из алюминия А85, магния МГ95, цинка ЦО, меди M1, кальция технической чистоты и двойных лигатур алюминий-марганец, алюминий-титан, алюминий-хром, алюминий-кремний, алюминий-молибден, алюминий-бериллий. Сплав готовили в плавильно-литейном агрегате, состоящем из газовой печи и электрического вакуумного миксера, и методом полунепрерывного литья отливали круглые полые слитки с наружным диаметром 270 мм и внутренним диаметром 105 мм. Химический состав сплава приведен в Таблице 1. Слитки гомогенизировали, резали на заготовки, механически обрабатывали, после чего прессовали на горизонтальном прессе при 420°С на трубы с наружным диаметром 130 мм и толщиной стенки 13 мм. Скорость прессования составляла 7 м/мин. После прессования трубы закаливали в воде и подвергали искусственному старению. Состаренные трубы испытывали на растяжение при температуре 150°С по стандартной методике с определением предела прочности при растяжении, кроме того, определяли коррозионную стойкость труб путем испытания на расслаивающую и межкристаллитную коррозию по ГОСТ 9.904 (раствор Предлагаемый сплав имеет при температуре 150°С в 1,16 раза более высокую прочность при высокой коррозионной стойкости, что позволит на 12-15% повысить основную характеристику процесса бурения нефтяных и газовых скважин – глубину бурения, в том числе в Мировом океане, а также использовать трубы из предлагаемого сплава в процессе бурения наклонных и горизонтальных скважин, при котором затруднен отвод тепла от бурильной трубы. Кроме того, применение предлагаемого сплава в производстве прессованных труб позволит за счет повышения скорости прессования на 15-20% повысить производительность труда в прессовом производстве.
Формула изобретения
1. Деформируемый сплав на основе алюминия, содержащий магний, кремний, медь, марганец, цинк, титан, хром, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден, кальций и бериллий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Изделие из деформируемого сплава на основе алюминия, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего состава, мас.%: магний 0,9-1,3, кремний 0,7-1,1, медь 0,8-1,7, марганец 0,2-0,6, цинк 0,4-0,8, титан 0,01-0,03, хром 0,18-0,3, молибден 0,0007-0,012, кальций 0,05-0,15, бериллий 0,00005-0,00015, алюминий остальное.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1) и ГОСТ 9.021 (раствор