ท่อเจาะน้ำมันเป็นเครื่องมือเจาะน้ำมันในแหล่งน้ำมันและเป็นส่วนประกอบหลักของชุดท่อเจาะน้ำมัน ทำหน้าที่เชื่อมต่อชุดท่อเจาะ ลำเลียงโคลน และส่งแรงบิดระหว่างการเจาะ ในระหว่างการทำงาน ท่อเจาะน้ำมันต้องรับภาระที่ซับซ้อน เช่น แรงอัด แรงดึง แรงบิด และแรงดัดงอ รวมทั้งต้องรับแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกอย่างรุนแรง ปัจจุบัน ท่อเจาะน้ำมันทำจากข้อต่อท่อเจาะและตัวท่อที่เชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบเสียดทาน และบริเวณรอยเชื่อมจะถูกทำให้เย็นตัวและอบคืนตัวเฉพาะที่หลังจากเชื่อมเสร็จ จากการศึกษาพบว่า การแตกหักแบบเปราะที่ความเค้นต่ำในบริเวณรอยเชื่อมของท่อเจาะเป็นปรากฏการณ์ที่พบได้บ่อยที่สุด และบริเวณรอยเชื่อมกลายเป็นจุดอ่อนของท่อเจาะทั้งหมด ดังนั้น การควบคุมคุณสมบัติทางกลของบริเวณรอยเชื่อมจึงเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันคุณภาพของท่อเจาะ และความเหนียวต่อแรงกระแทกเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการประเมินคุณสมบัติทางกลของบริเวณรอยเชื่อมของท่อเจาะ
ประการแรก เหตุผลของการวิเคราะห์ความทนทานต่อแรงกระแทกต่ำ
ยกเว้นความเหนียวทนแรงกระแทกที่ไม่ผ่านเกณฑ์ คุณสมบัติทางกลอื่นๆ ของตัวอย่างรอยเชื่อมท่อเจาะเป็นไปตามข้อกำหนดของ API SPEC 5DP:2009 โครงสร้างจุลภาคบนทั้งสองด้านของรอยเชื่อมเป็นทรอสไทต์อบชุบ + เฟอร์ไรต์จำนวนเล็กน้อย ไม่มีมาร์เทนไซต์ที่ไม่อบชุบและโครงสร้างความร้อนสูงหยาบ มีสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A จำนวนมากในบริเวณรอยเชื่อม และระบบละเอียดถึงระดับ 1.5 ปริมาณฟอสฟอรัสและกำมะถันของวัสดุตัวท่อต่ำ และระดับของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะก็ต่ำเช่นกัน แต่ปริมาณกำมะถันของวัสดุข้อต่อท่อเจาะเกินมาตรฐาน โดยมีเศษส่วนมวล 0.016% และระบบหยาบของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A ถึงระดับ 2.0 และมีปริมาณค่อนข้างสูง จากการวิเคราะห์รอยแตกของชิ้นงานทดสอบแรงกระแทกทั้งในระดับมหภาคและจุลภาค พบว่ามีสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะผสมกันจำนวนมาก ได้แก่ FeS และ MnS บริเวณรอยแตก เนื่องจากมีปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A สูงบริเวณรอยแตกของชิ้นงานทดสอบแรงกระแทก ทำให้ความต่อเนื่องของโครงสร้างในบริเวณรอยเชื่อมถูกทำลาย ความยืดหยุ่นและความเป็นพลาสติกของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะแตกต่างจากเหล็กมาก สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะไม่สามารถเปลี่ยนรูปพลาสติกไปพร้อมกับเหล็กได้ ดังนั้นจึงเกิดการกระจุกตัวของความเค้นมากขึ้นเรื่อยๆ รอบๆ สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ ทำให้เกิดพื้นผิวการยึดเกาะที่อ่อนแอ เมื่อได้รับแรงกระแทก รอยแตกจะปรากฏขึ้นก่อนที่พื้นผิวการยึดเกาะที่อ่อนแอ และในที่สุดรอยแตกจะขยายตัวบนพื้นผิวการเชื่อม ทำให้ชิ้นงานแตก ดังนั้นปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในบริเวณรอยเชื่อมของชิ้นงานจะลดความเหนียวของชิ้นงานลงอย่างมาก ธาตุซัลเฟอร์ในวัสดุข้อต่อท่อเจาะเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการถลุง ธาตุซัลเฟอร์ส่วนใหญ่จะรวมตัวกันเป็นกลุ่มที่ขอบเกรนของเดนไดรต์เพื่อก่อตัวเป็นซัลไฟด์ ซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการรีดร้อนนั้นเสียรูปได้ง่าย มักจะยืดตัวออกมาในรูปทรงของแกนเรียวและกระจายตัวเป็นแถบ ทำให้เหล็กมีคุณสมบัติไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ในระหว่างการเชื่อมแบบเสียดทาน ข้อต่อท่อเจาะและตัวท่อจะถูกเชื่อมภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง ด้วยการไหลของโลหะแบบพลาสติกบนพื้นผิวรอยเชื่อม ทิศทางการกระจายตัวเดิมของซัลไฟด์จะเปลี่ยนจากขนานกับแกนของข้อต่อท่อเจาะไปเป็นขนานกับทิศทางการเชื่อม นั่นคือตั้งฉากกับทิศทางแกน ดังนั้นซัลไฟด์จึงกระจายตัวไปตามรอยเชื่อม
เนื่องจากมีปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A สูงในบริเวณรอยเชื่อมของชิ้นงานทดสอบ ทำให้ความต่อเนื่องของโครงสร้างถูกทำลาย ส่งผลให้ความเหนียวทนแรงกระแทกไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของ API SPEC 5DP:2009 แต่ความแข็งแรงดึงกลับสูงถึง 880 MPa จากการศึกษาที่เกี่ยวข้องพบว่า เมื่อชิ้นงานถูกแรงดึง แรงดึงจะตั้งฉากกับพื้นผิวรอยเชื่อมและกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวรอยเชื่อม ดังนั้นอัตราการล1ามของรอยแตกที่เกิดจากสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะจึงค่อนข้างช้า แต่เมื่อชิ้นงานถูกแรงกระแทก พื้นผิวรอยเชื่อมจะได้รับแรงเฉือนที่ไม่สม่ำเสมอ และอัตราการล1ามของรอยแตกที่เกิดจากสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะจะค่อนข้างเร็ว ดังนั้นข้อบกพร่องในการยึดเกาะที่อ่อนแอซึ่งเกิดจากสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะจึงมีผลกระทบต่อความแข็งแรงดึงของชิ้นงานทดสอบน้อย แต่มีผลกระทบอย่างมากต่อความเหนียวทนแรงกระแทกของชิ้นงานทดสอบ
ประการที่สอง บทสรุปและข้อเสนอแนะ
(1) ความทนทานต่อแรงกระแทกของบริเวณรอยเชื่อมท่อเจาะต่ำและไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของ API SPEC5DP:2009 เนื่องจากมีปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A ในบริเวณรอยเชื่อมสูง ซึ่งทำลายความต่อเนื่องของโครงสร้าง เมื่อได้รับแรงกระแทก รอยแตกจะปรากฏขึ้นก่อนที่พื้นผิวการยึดเกาะที่อ่อนแอของข้อบกพร่อง และรอยแตกจะขยายตัวอย่างรวดเร็วและในที่สุดทำให้ชิ้นงานแตก
(2) ปริมาณกำมะถันสูงของวัสดุข้อต่อท่อเจาะและระดับและปริมาณของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A ที่สูงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้มีข้อบกพร่องของสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะประเภท A จำนวนมากในบริเวณรอยเชื่อม
(3) ข้อบกพร่องการยึดเกาะที่อ่อนแอซึ่งเกิดจากสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในบริเวณรอยเชื่อมมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความแข็งแรงดึง แต่มีผลอย่างมากต่อความเหนียวของชิ้นงานเชื่อม
(4) ขอแนะนำให้เพิ่มการตรวจสอบสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะเมื่อข้อต่อท่อเจาะเข้าสู่โรงงานเพื่อให้แน่ใจว่าความบริสุทธิ์ของวัสดุข้อต่อท่อเจาะเป็นไปตามข้อกำหนด ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพของโซนเชื่อมเสียดทานของท่อเจาะเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน
เวลาโพสต์: 15 ต.ค. 2567