ITMI971049A1 - Procedimento per la produzione di tubi da perforazione fortemente sollecitabili - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI TUBI DA PERFORAZIONE FORTEMENTE SOLLECITABILI"

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un procedimento per la produzione di tubi da perforazione fortemente sollecitabili, in particolare quelli impiegati per la trivellazione a rotazione e percussione, nel quale a un tubo in acciaio viene saldata una filettatura .

I tubi per perforazioni fortemente sollecitabili per trivellazioni nella terra e nella roccia presentano ad entrambe le estremità dei tubi delle filettature al fine di potere unire insieme una pluralità di tubi per formare una serie continua. Normalmente i tubi per perforazioni vengono provvisti sulle loro estremità di filettature interne. Per il collegamento di due tubi per perforazioni viene impiegato un cosiddetto "raccordo doppio" il quale presenta ogni volta su estremità opposte una filettatura esterna, sulla quale viene avvitata la filettatura interna di un tubo per perforazioni adiacente. Tali doppi raccordi sono formati da un acciaio da bonifica ad alta resistenza {42 CrMo 4) e vengono sottoposti ad un trattamento termico superficiale. La loro produzione è molto costosa. Anche i tubi per perforazioni sono costosi nel caso dei collegamenti mediante raccordi doppi, poiché debbono essere formati in acciaio (36 Mn 4) di elevata qualità. I tubi per perforazioni impiegati nella trivellazione a rotazione e percussione sono soggetti a varie forme di sollecitazioni, da una parte dovuta alla rotazione e dall'altra dal fatto che essi vengono battuti in senso assiale con pesanti martelli idraulici. In questo modo delle microfessurazioni nel tubo provocano spesso rotture del medesimo. Si è già cercato di.produrre dei tubi per perforazioni provvisti di filettatura di estremità, per il fatto che ad un tubo liscio veniva saldato un manicotto filettato preventivamente prodotto secondo un procedimento di saldatura per attrito. In tal caso è di solito necessario un preriscaldamento delle parti da saldare e un lento raffreddamento controllato successivo alla operazione di saldatura. E' stato però riscontrato che i tubi per perforazioni prodotti con la tecnica della saldatura ad attrito non comportano una migliore possibilità di tenuta. In particolare si può verificare che il manicotto filettato presenti uno spostamento assiale rispetto al tubo e che nella zona di collegamento si formino microfessurazioni. Si deve anche considerare che il tubo e il manicotto filettato debbono essere formati in un acciaio di alta resistenza, il quale si trova ai limiti della possibilità di saldatura, per cui nel procedimento di saldatura per attrito si può ottenere solo con difficoltà un collegamento omogeneo di saldatura.

Alla base della invenzione sta il problema di indicare un procedimento per la produzione di tubi per perforazioni fortemente sollecitabili, il quale si può eseguire con elevata economicità e dar luogo a tubi per perforazioni di elevata qualità.

La soluzione di questo problema si realizza secondo l'invenzione con le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

Nel procedimento secondo l'invenzione, ad un tubo che di preferenza è formato da un acciaio pregiato (ST 52.0) viene saldato un manicotto filettato. A questo scopo, il tubo e il manicotto filettato vengono provvisti di smussature e una di queste parti viene inoltre provvista di un labbro che sporge in senso assiale al di sotto della smussatura, mentre l'altra parte viene ad essere provista di una cavità che alloggia il labbro. Il tubo e il manicotto filettato vengono spostati l'uno rispetto all'altro in modo tale, per cui il labbro riempie la cavità e gli smussi danno luogo a una giunzione di saldatura a forma di V. Avviene allora una saldatura circolare lungo la giunzione di saldatura per mezzo di una saldatura ad arco con un gas protettivo, per cui la giunzione di saldatura viene riempita con un materiale di saldatura. In questo modo, il labbro relativamente sottile viene fuso, per cui esso si miscela in fusione con il materiale di saldatura e forma una radice omogenea del cordone di saldatura. Il cordone di saldatura non contiene alcun tipo dì zone di giunzione o di microfessurazioni. Mediante il labbro che si impegna dentro la cavità, si ottiene una precisa centratura delle parti da collegare, per cui è garantito un perfetto allineamento in senso assiale. Dopo l'esecuzione del cordone di saldatura, il tubo per perforazioni è terminato. Per effetto del materiale di saldatura impiegato nella saldatura, non è necessario alcun trattamento successivo del collegamento saldato. Il procedimento secondo l'invenzione permette di ricavare tubi per perforazioni i quali resistono ad elevate sollecitazioni limite, sollecitazioni d'urto e sollecitazione a flessione e trazione. Il procedimento secondo l'invenzione si può utilizzare in particolare per i tubi impiegati nella trivellazione a rotazione e percussione, e specialmente per i tubi nella percussione mediante sovrapposizione. Non si verificano più gli scarti che normalmente si verificavano sotto forma di fessurazioni nella radice della zona di saldatura. Di preferenza, il labbro viene prodotto con uno spessore di parete inferiore a 1 mm, in particolare pari a 0,5 mm.

Un esempio di esecuzione dell'invenzione verrà descritto con maggiore dettaglio nel seguito con riferimento ai disegni, nei quali:

la Figura 1 mostra una sezione longitudinale della zona di collegamento tra un tubo e un manicotto filettato prima della saldatura,

la Figura 2 mostra una rappresentazione ingrandita del particolare secondo in base alla Figura 1 e la Figura 3 mostra una sezione del cordone di saldatura terminato.

Nella Figura 1 è illustrata la zona di estremità di un tubo 10, che ha genericamente una forma cilindrica. Sul lato anteriore del tubo 10 è ricavato uno smusso 11 con un angolo di smussatura di 30°. Questo smusso non si sviluppa fino alla superficie interna del tubo. Esso termina su di una cavità 12 di forma anulare, che è stata prodotta sul lato interno del tubo.

Sul tubo 10 è applicato un manicotto filettato 13, 11 quale porta una filettatura (non illustrata) sotto forma di una filettatura esterna e/o di una filettatura interna. Il manicotto filettato 13 di forma tubolare viene prodotto precedentemente, ed è provvisto anch'esso sulla sua estremità rivolta verso il tubo 10 di uno smusso 14 pari a 30°. I due smussi 11, 14 formano insieme una giunzione di saldatura 15 a forma di V con un angolo di apertura di 60°.

La zona della radice dello smusso 14 è prolungata con un labbro 16 di forma anulare, il quale sporge in senso assiale dal manicotto filettato 13, e si impegna con accoppiamento forzato entro la cavità 12 del tubo 10 in modo da riempirla. Il punto di vertice della giunzione di saldatura 15 si trova quindi ad una distanza radiale rispetto alla superficie interna del tubo.

Nella zona di collegamento tra il tubo e il manicotto filettato, si trova un allargamento 17 della parete interna.

Nell'esempio di esecuzione illustrato, lo spessore della parete a del manicotto filettato e del tubo è pari a 10 mm, la lunghezza assiale b del labbro 16 è pari a 1 mm e lo spessore c del labbro 16 è pari a 0,5 mm.

Il manicotto filettato 13 viene inserito con il suo labbro 16 entro il tubo 10, per cui il labbro serve per la centratura e l'allineamento in senso assiale .

Successivamente viene realizzata una saldatura lungo il giunto di saldatura 15 con l'impiego di un filo di saldatura, per cui il giunto di saldatura 15 si riempie con il materiale di saldatura 18. Quest'ultimo è illustrato nella Figura 3. La saldatura avviene mediante una saldatura ad arco per mezzo di un filo di saldatura il quale mette a disposizione il materiale 18 per la saldatura, sotto un'atmosfera di gas protettivo. In questo modo viene impiegata una corrente di saldatura a impulsi. Durante la saldatura, il labbro 16 fonde, per cui il cordone di saldatura 19 forma sulla parete interna 20 del tubo una radice 21 a forma di calice, ricavata da una massa omogenea. La larghezza del cordone di saldatura 19 aumenta da una. zona di restringimento 22 sia in senso radiale verso l'interno sia anche in senso radiale verso l'esterno, come risulta dalla Figura 3. Nella zona della radice degli smussi 11, 14 come pure sul labbro 16 i materiali del tubo e del manicotto filettato possono unirsi insieme al materiale di saldatura in modo da formare un cordone di saldatura omogeneo 19.

Il tubo 10 è formato di preferenza in ST 50.0. Il manicotto filettato 13 è formato ad esempio in un acciaio da bonifica 42 CrMo 4.

Per l'operazione di saldatura, viene impiegato un filo di saldatura avente ad esempio un diametro di 1,2 mm, con la seguente composizione:

C 0,05 %

NI 20 %

Cr 10 %

Mo 3 %

Nb 3 %

Stabilizzatori 5 %

Fe il resto

I componenti indicati possono differire fino al 103⁄4 rispetto al valore indicato.

Per ottenere una penetrazione profonda e per l'isolamento termico, il materiale di saldatura viene saldato con un gas protettivo il quale è formato dalle seguenti parti gassose componenti:

CO2 8 %

O2 0, 5 %

He 26,5 %

Ar il resto

I singoli componenti possono in questo caso anch'essi differire fino al 10% dal loro valore indicato .

Con la tecnica di saldatura descritta, si evita una fessurazione nella radice sulla zona di saldatura, la quale nel caso di elevate sollecitazioni di flessione diventa rapidamente un punto di partenza per l'inizio di una rottura del cordone di saldatura.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di tubi per perforazioni fortemente sollecitabili, in particolare quelli impiegati per le trivellazioni con rotazione e percussione, nel quale ad un tubo (10) in acciaio viene saldato un manicotto filettato (13), caratterizzato dal fatto, che il tubo (10) e il manicotto filettato (13) sono provvisti di smussi (11, 14) e sono disposti l'uno di fronte all'altro, per cui gli smussi danno luogo insieme ad una giunzione di saldatura (15) a forma di V, che sul tubo (10) o sul manicotto filettato (13)<' >viene ricavato un labbro (16) che sporge in senso assiale e si sviluppa lungo il fondo del giunto di saldatura (15), e sull'altra parte si ricava una cavità (12) la quale alloggia con accoppiamento forzato il labbro (16), e che il giunto di saldatura (15) viene riempito con un materiale di saldatura (18) mediante una saldatura ad arco con gas protettivo, per cui il labbro (16) viene fuso.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto, che il labbro (16) viene prodotto con uno spessore di parete inferiore a 1 mm, di preferenza pari a 0,5 mm e con una lunghezza pari a circa 1 mm.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto, che il labbro (16) viene prodotto in modo da essere direttamente adiacente alla superficie interna (20) del tubo (10) o del manicotto filettato (13).
4. 4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 - 3, caratterizzato dal fatto, che viene utilizzato un materiale di saldatura (18) avente la composizione che segue, nella quale le percentuali possono variare ciascuna fino al 10%: C 0,05 % NI 20 % Cr 10 % Mo 3 % Nb 3 % Stabilizzatori 5 % Fe il resto
5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 - 4, caratterizzato dal fatto, che viene impiegato un gas protettivo avente la composizione che segue, nella quale le percentuali possono differire anch'esse ciascuna fino a 10%: CO2 8 % O2 0, 5 % He 26,5 % Ar il resto