Стрелков К.С. Теоретическое и экспериментальное исследование ползучести стали марки P110 // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2025. № 4(66). С. 157-165. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2025.66.4.010. EDN: WNAWIJ.

Автор(ы)

Стрелков К.С. — Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНORCID

Название статьи

Теоретическое и экспериментальное исследование ползучести стали марки P110

Название (англ.): Theoretical and Experimental Study of Creep in P110 Grade Steel

Индекс(ы) УДК

539.374

DOI

10.37972/chgpu.2025.66.4.010

EDN

WNAWIJ

Ключевые слова

ползучесть; теория наследственности; вязкоупругость; нефтегазовые трубы

Аннотация

В данной статье представлен вывод определяющих соотношений для линейного вязкоупругого изотропного тела для описания ползучести стали группы прочности P110, используемой при производстве нефтегазовых труб . Используя обобщенный закон Гука и теорию наследственности Больцмана, учитывается зависимость механического поведения материала от времени. Полученные тензорные соотношения сводятся к одномерному случаю, что является важным шагом для практического применения, в частности, для аппроксимации релаксационного модуля в вязкоупругой модели Максвелла–Вихерта в случае одноосного растяжения. При этом в работе сформулированы основные допущения, принятые при использовании указанной модели и переходе к одномерному случаю нагружения. Построенная таким образом механическая модель может применяться для металлов, работающих при высоких температурах, в частности — для труб нефтегазового сортамента с премиальными резьбовыми соединениями. Герметичность таких соединений обеспечивает специальный конструктивный элемент — радиальное уплотнение, на герметизирующие характеристики которого существенное влияние оказывает ползучесть металла при эксплуатации в высокотемпературных скважинах при длительном нагружении. В рамках исследования в лаборатории НИТУ МИСИС были проведены испытания на ползучесть материала муфтовой заготовки резьбового соединения, произведенной из стали группы прочности P110. С помощью метода Монте–Карло для построенной модели вязкоупругости были подобраны коэффициенты, позволяющие описать полученные кривые ползучести с достаточной точностью. Построенная модель с учетом введенных допущений позволяет прогнозировать ресурс премиальных резьбовых соединений, работающих в условиях длительного нагружения в высокотемпературных скважинах.

Финансирование

Название программы финансирования: Исследование выполнено по теме государственного задания (государственный регистрационный номер 124012500437-9).. Номер программы финансирования: 124012500437-9. Организация, предоставившая финансирование: Государственное задание.

Даты

Поступила: 10.05.2025; Принята: 28.10.2025; Опубликована: 30.12.2025

Страницы

157-165

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Technological Improvements in OCTG Premium Casing Connections and Advancements in Design Paradigms to Address the Challenges Present During the Exploitation of Unconventional Hydrocarbon Resources: A Critical Review / O. Grijalva Meza [et al.] // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference (ADIPEC). - Society of Petroleum Engineers. Abu Dhabi, UAE, 2016. - P. 3-5. -  DOI: 10.2118/183199-MS
2. Merliahmad M. Casing Connection Selection for Geothermal Applications Using Input From HPHT and Thermal Wells Testing Protocols // SPE/GRC Workshop: High-Temperature and Corrosion in Drilling and Production-Exploring Geothermal and Oil and Gas Synergies. - 2017. - P. 5-6.
3. Кристенсен Р. М. Введение в теорию вязкоупругости. - Москва: Мир, 1974. - 340 с.
4. Демидов С. П. Теория упругости. - Москва: Высшая школа, 1979. - 432 с.
5. Findley W. N., Lai J. S., Onaran K. Creep and Relaxation of Nonlinear Viscoelastic Materials: With an Introduction to Linear Viscoelasticity. - Dover Publications, Inc., 1989. - 364 p.
6. ГОСТ Р ИСО 13679-2023: Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений. - 2023. - Национальный стандарт Российской Федерации.

1. Technological Improvements in OCTG Premium Casing Connections and Advancements in Design Paradigms to Address the Challenges Present During the Exploitation of Unconventional Hydrocarbon Resources: A Critical Review / O. Grijalva Meza [et al.] // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference (ADIPEC). - Society of Petroleum Engineers. Abu Dhabi, UAE, 2016. - P. 3-5. - DOI:10.2118/183199-MS
2. Merliahmad M. Casing Connection Selection for Geothermal Applications Using Input From HPHT and Thermal Wells Testing Protocols // SPE/GRC Workshop: High-Temperature and Corrosion in Drilling and Production-Exploring Geothermal and Oil and Gas Synergies. - 2017. - P. 5-6.
3. Christensen, R. M., Introduction to the Theory of Viscoelasticity. Moscow: Mir, 1974, 340 p.
4. Demidov, S. P., Theory of Elasticity. Moscow: Vysshaya Shkola, 1979, 432 p.
5. Findley, W. N., Lai, J. S., Onaran, K., Creep and Relaxation of Nonlinear Viscoelastic Materials: With an Introduction to Linear Viscoelasticity. Dover Publications, Inc., 1989, 364 p.
6. GOST R ISO 13679-2023: Steel Casing and Tubing for the Petroleum and Gas Industry. Test Methods for Threaded Connections. National Standard of the Russian Federation, 2023.

Авторские права и лицензия

© 2025 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.