Brevet FR2524002A1 — publié le 19830930

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'ébauches analogues à des barreaux de sec- tion arrondie et ayant des gradins, convenant à la réa- lisation d'un stabilisateur non magnétique de forage pé- trolier, dans un exemple d'application, et elle concerne plus précisément, un procédé destiné à accroître les pro- priétés mécaniques de telles ébauches en forme de tiges, d'une manière uniforme et par écrouissage. On considère à titre illustratif le cas d'un stabilisateur de forage pétrolier et, lors de l'utilisa- tion du forage dirigé selon lequel un certain nombre de forages sont dirigés dans un certain nombre de directions à partir d'une seule tour de forage, on doit utiliser un outil de forage formé d'une matière non magnétique sur une longueur d'environ 500 m à partir de l'extrémité de l'outil afin d'éliminer les influences du champ magné- tique terrestre sur le contrôle de la position du bout de forage, à l'aide d'un capteur magnétique, comprenant un stabilisateur ayant une résistance mécanique et une ténacité élevéescomme indiqué sur les figures 1 et 2. Les valeurs des propriétés que doit posséder le stabilisa- teur sont supérieures à 7 10 Pa environ pour la limite élastique à 0,2 % et moins de 1,01 pour la perméabilité magnétique spécifique Sur la figure 2, le trait mixte désigne la forme d'une ébauche 2 utilisée pour la réali- sation du stabilisateur 1 qui a des parties 3 de tige, une partie intermédiaire élargie 4 et des parties 5 for- mant des épaulements. L'obtention d'une résistance mécanique et d'une ténacité élevées au cours de la fabrication de barreaux à gradins, de section circulaire, par durcissement structural, rencontre des difficultés et donne en outre une résistance beaucoup trop faible à la fissuration par corrosion sous contraintes, à moins qu'un durcissement par écrouissage soit utilisé Cependant, l'écrouissage présente diverses restrictions techniques et difficultés étant donné la configuration particulière de l'objet et les valeurs très élevées des propriétés voulues On considère maintenant les problèmes et difficultés qui se présentent au cours des procédés classiques d'écrouissage. (a) Forgeage radial Le forgeage radial qui allonge progressivement un barreau en direction axiale par application de forces en direction radiale sur une machine à forger telle qu'une presse équipée d'un outil ayant une surface courbe de forme complémentaire de celle du stabilisateur à fabri- 0 quer, pose un problème car du métal reste présent dans des zones mortes de la surface circonférentielle de la pièce en forme de barreau et ne subissent pas le durcissement par écrouissage étant donné la limitation de l'écoulement plastique par la force de frottement exercée entre les surfaces de contact de la matière de la pièce et de l'ou- til En outre, la pièce subit un durcissement considérable par un écoulement localisé très important de la matière dans la zone de déformation par cisaillement, à la limite entre une partie qui ne subit pas de forces et une partie soumise aux forces, notarfient dans les zones mortes L'écou- lement localise très net de matière qui a lieu dans la zone de déformation par cisaillement fait apparaître une fissuration interne ou superficielle fine du matériau qui peut présenter des détériorations nuisibles En con- séquence, le durcissement uniforme est difficilement réa- lisable étant donné les régions à déformations irrégu- lières formées par écrouissage En outre, à moins que la force appliquée n'atteigne effectivement la partie interne de la matière, les propriétés présentent des ir- régularités entre les parties internes et les parties de la couche superficielle de la pièce étant donné l'écrouissage superficiel de la matière. (b) Ecrouissage par traction exercée en direc- tion axiale. Il est possible qu'un étirage à froid d'une pièce en forme de barreau à gradins provoque une déforma- tion plastique des tiges de plus petit diamètre sans dé- formation de la partie plus large de grand diamètre Lors- que 1 'opération est exécutée en fonction de la partie de grand diamètre, elle conduit à une réduction très nette de l'élasticité du matériau Bien qu'une répartition irré- gulière des déformations apparaisse à peine au cours d'une traction axiale exercée à froid sur le barreau, la ma- tière résultante durcie ne possède pas parfois les pro- priétés mécaniques nécessaires étant donné l'effet Baus- chinger qui dépend de la direction de la force appliquée. Par exemple, l'application d'une force de compression ne permet pas l'obtention de propriétés mécaniques compa- rables à celles qui sont obtenues par application d'une force de traction Comme le stabilisateur est soumis à des forces de compression axiale pendant le fonctionnement, ce procédé de traitement ne convient pas non plus. (c) Forgeage rotationnel, roulage et extrusion Le matériau n'est travaillé que dans une cou- che superficielle dans la plupart des cas, si bien que le durcissement de la matière dans toute sa section est difficile En outre, dans le cas d'une pièce ayant une configuration analogue à celle du stabilisateur 2, l'uti- lisation d'un appareillage spécial de travail est nécessaire et s'ajoute à la difficulté de l'augmentation des propriétés mécaniques des parties formant les limites entre les ré- gions de grand diamètre et de petit diamètre du barreau. L'invention concerne la résolution des problèmes précités et la suppression des difficultés présentées par l'6 crouissage d'ébauche en forme de barreau à gradins ayant une résistance mécanique élevée, convenant à la réalisation d'un stabilisateur pour le forage pétrolier. L'invention concerne plus précisément un pro- cédé permettant un durcissement sensiblement uniforme, donnant des propriétés mécaniques uniformes de résistance à différentes parties d'une pièce, par application à froid de forces de compression permettant la fabrication d'une ébauche en forme de barreau à gradins qui convient parti- culièrement bien pour la fabrication d'un stabilisateur de forage pétrolier. L'invention concerne ainsi un procédé de fabri- cation d'une ébauche de stabilisateur de forage pétrolier, comprenant le travail à chaud d'acier non magnétique afin qu'il soit mis sous forme d'un barreau ayant une partie élargie de diamètre relativement grand en position mé- diane entre les extrémités opposées, l'application à la pièce en forme de barreau d'un traitement ordinateur de recuit de mise en solution et par une opération d'usinage donnant une pièce semi-finie ayant une configuration qui correspond sensiblement à la configuration finale, puis le traitement de la pièce semi-finie par un écrouissage par compression axiale dans une cavité de matriçage ayant une configuration complémentaire, et dans une plage de températures permettant un écrouissage. D'autres caractéristiques et avantages ressor- tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique verticale d'un forage de puits de pétrole, représentant la position d'un stabilisateur; la figure 2 est une élévation latérale schéma- tique d'un stabilisateur de forage pétrolier et d'une ébauche obtenus par mise en oeuvre du procédé selon l'in- vention la figure 3 est un organigramme représentant les diverses opérations du procédé de traitement selon l'invention; les figures 3 a, 3 b, 3 c et 3 d sont respective- ment deux perspectives d'ébauche, un graphique représen- tant une variation de température et une autre perspective d'ébauche illustrant diverses étapes du procédé décrit en référence à la figure 3; les figures 4 a, 4 b et 4 c sont des élévations latérales représentant la pièce à différents stades de l'opération d'écrouissage par compression à froid selon l'invention, la figure 4 a correspondant à la mise en place de la pièce, la figure 4 b a une première phase de com- pression et la figure 4 c a une seconde phase de compres- sion; la figure 5 est un graphique représentant la variation de la force de compression, portée en or- données, en fonction de la course de déformation par com- pression, portée en abscisses; la figure 6 est un graphique représentant la variation de la résistance mécanique en fonction du taux d'écrouissage; la figure 7 est une élévation latérale d'un outil utile pour l'écrouissage par compression selon le procédé de l'invention; la figure 8 est une élévation latérale sché- matique représentant la répartition qualitative de du- reté dans une coupe axiale d'un stabilisateur obtenu par mise en oeuvre du-procédé selon l'invention; la figure 9 est une perspective représentant la configuration et les dimensior Bd'une ébauche; la figure 10 est une vue en plan d'une ébauche et les figures 10 A à 10 H sont des demi-coupes radiales de cette ébauche indiquant les emplacements auxquels sont déterminées différentes propriétés, les cercles blancs, les carrés et rectangles et les cercles noirs représentant respectivement les résultats obtenus par traction, par choc et par compression; la figure 11 est une coupe axiale d'une ébauche représentant la répartition des valeurs de dureté dans l'ébauche de stabilisateur réalisée selon l'invention; et la figure 12 est une perspective d'une ébauche réalisée selon le procédé de l'invention et indiquant les différentes zones dans lesquelles les propriétés mé- caniques sont normales ou accrues. Les figures 1 et 2 ayant déjà été décrites, on considère les figures 3 à 12 et, d'abord, la figure 3 qui indique les différentes étapes d'un procédé de trai- tement selon l'invention selon lequel un lingot 6 d'acier provenant d'une opération de coulée 1, et ayant la con- figuration repérée par la référence 6, est mis sous forme d'une pièce semi-finie 7 ayant la forme d'un barreau com- prenant une partie élargie 7 ' de plus grand diamètre à son centre, dans une étape Il de travail à chaud, entre 800 et 1200 'C Dans cette étape Il de travail à chaud, il apparaît des fissurations lorsque la température est inférieure à 800 C et, au contraire, une fragilisation à chaud se manifeste lorsque la température dépasse 1200 QC. En conséquence, le traitement à chaud II doit être exécuté à une température comprise entre 800 et 12000 C En outre, le forgeage à chaud peut être réalisé en une seule opé- ration ou progressivement en plusieurs opérations La pièce chauffée entre 800 et 12000 C est formée d'acier austénitique si bien que le taux de travail dans l'opéra- tion finale de travail à chaud doit dépasser 30 % afin que les grains d'austénite soient rendus plus fins dans l'étape finale de travail à chaud Le matériau utilisé pour l'ébauche est un acier non magnétique, car la pièce formée ne doit pas être magnétique et doit cependant pos- séder une résistance mécanique élevée L'obtention fiable des propriétés nécessaires au stabilisateur, c'est-à- dire une absence de caractère magnétique, une résistance mécanique élevée et une bonne résistance à la corrosion, nécessite un écrouissage d'un acier non magnétique, c'est- à-dire d'un acier austénitique à faible teneur en carbone et à teneur élevée en Mn et Cr Il est avantageux que l'acier à faible teneur en carbone et teneur élevée en manganèse et en chrome, ayant d'excellentes propriétés d'écrouissage, soit choisi parmi les aciers qui contien- nent 0,05 à 0,3 % de carbone, 16 à 25 % de manganèse et 13 à 18 % de chrome, par exemple un acier 0,12 C 18 Mn - Cr. Ensuite, la pièce semi-finie 7 subit un trai- tement thermique ordinaire de mise en solution dans une étape III pendant laquelle la pièce est chauffée par exem- ple à une température de 11000 C, puis maintenue à cette température et ensuite refroidie afin qu'elle forme une seconde pièce semi-finie Le traitement de recuit de mise en solution est de préférence exécuté à une température comprise entre 1000 et 11500 C, car la température de chauf- fage doit dépasser 10000 C afin qu'il se forme une solution solide de carbures de chrome, mais inférieure à 1150 'C afin que les grains de cristallisation ne deviennent pas excessivement gros. Après ce réglage de la texture par le traite- ment thermique de mise en solution et par l'augmentation de résistance obtenue par refroidissement à l'eau, la seconde pièce semi-finie est usinée afin qu'elle forme un barreau 8 d'un troisième produit semi-fini qui a une configuration et une résistance mécanique qui correspon- dent à celles du stabilisateur 2 constituant le produit final Cette opération d'usinage est destinée à assurer une répartition précise de la matière (calcul pondéral) en fonction de l'écrouissage réalisé selon l'invention. Cette dernière opération est représentée par l'étape IV. Ensuite, la troisième pièce semi-finie 8 subit un écrouissage dans une étape V de compression axiale dans une matrice ayant une cavité de forme sensiblement complémentaire de la forme voulue afin qu'une ébauche 2 d'un stabilisateur de forage pétrolier soit réalisée, La température de la pièce, pendant cette étape d'écrouis- sage par compression, doit être comprise dans la plage qui peut assurer un durcissement par écrouissage etsi- multanément,qui ne provoque pas l'apparition de précipités nuisibles Dans le cas d'un acier non magnétique, consi- déré dans le cadre de l'invention, il est avantageux que l'écrouissage par compression soit effectué à une tempé- rature inférieure à 3500 C et de préférence entre 'la tem- pérature ambiante et 350 'C La plage de températures d'écrouissage par compression est parfois déterminée par la capacité des appareillages utilisés en réalité pour l'écrouissage, mais il est souhaitable que la température soit comprise entre 150 et 3500 C pour des raisons portant sur la stabilité thermique des propriétés de résistance mécanique de l'ébauche obtenue par écrouissage par com- pression à froid et/ou du stabilisateur. L'ébauche 2 qui est obtenue par le procédé selon l'invention, de la manière indiquée, subit alors un traitement thermique de détente pendant plusieurs heures entre 200 et 350 'C afin que la réduction de dureté du stabilisateur soit empêchée, la température de celui- ci étant supposée ne pas dépasser 1500 C en cours d'utili- sation Cette opération est indiquée par l'étape VI La pièce ainsi traitée est alors terminée dans une étape VII d'usinage final, au cours duquel le stabilisateur 1 est formé. L'écrouissage par compression axiale est ef- fectuée dans l'étape d'écrouissage selon l'invention. Les raisons et caractéristiques techniques de cet écrouis- sage figurent dans la suite du présent mémoire, avec des exemples illustratifs. Dans l'étape V d'écrouissage par compression, la troisième pièce ou matière semi-finie a une partie dans laquelle le rapport de sa longueur L à son diamètre d, ú/d, dépasse 3,0 De manière générale, lors de la com- pression d'une colonne dont le rapport Z/d dépasse 3,0, il est difficile d'appliquer la force de compression axiale sans provoquer un flambage Cette application est difficile même lorsque X/d = 2,5, surtout dans le cas o les faces des extrémités opposées de la colonne ne sont pas supportées (ou retenues) et lorsque la force n'est pas appliquée avec précision suivant l'axe de la colonne Lorsque le flambage apparalt, le fléchissement augmente de manière accélérée lors de l'augmentation du taux d'écrouissage. Ce problème est résolu selon l'invention par utilisation, pendant l'étape V d'écrouissage par compres- sion, d'un outil comprenant une matrice supérieure 10 et une matrice inférieure 11 qui sont guidées axialement dans un cylindre externe 9, et un poinçon 12 qui est aussi guidé par le cylindre externe 11, comme représenté sur la figure 4 La troisième pièce semi-finie 8 est dis- posée dans la matrice comme représenté sur la figure 4 a, et une force P de compression est appliquée dans la di- rection axiale X de la pièce comme représenté sur la figure 4 b, à l'aide d'une presse de forgeage ou analogue A ce mo- ment, la contrainte de compression a dans une pièce de section A est représentée par l'équation a = P/A ( 1) D'abord, la partie externe d'extrémité de la tige tron- conique 3 de plus petit diamètre atteint sa plage de dé- formation plastique et commence à subir une telle défor- mation et à se durcir par écrouissage Lorsque la force augmente, la déformation plastique progresse vers l'extré- mité interne de la tige 3, si bien que l'ensemble de la tige 3 se'déforme plastiquement d'une manière uniforme. Le rapport d'écrouissage par compression de la tige 3 est prédéterminé d'après les propriétés de l'ébauche à réaliser Lorsqu'un rapport prédéterminé d'écrouissage par compression est atteint, la première phase F de compression de la figure 5 est terminée, et les matrices supérieure et inférieure 10 et 11 sont en butée contre les épaulements 5 de la pièce comme repré- senté sur la figure 4 b, la force de compression étant alors accrue afin que l'écrouissage par compression de la partie élargie 4 de plus grand diamètre formée au centre de la pièce commence, la pièce remplissant la ca- vité de la matrice dont la forme est complémentaire de celle du produit final voulu Dès que la pièce remplit la cavité de la matrice comme représenté sur la figure 4 c, la force de compression est augmentée brutalement du fait de l'augmentation de la force de réaction, et la phase postérieure R du traitement indiquée sur la fi- gure 5 est terminée à ce moment En pratique, l'écrouis- sage est effectué par une seule action et d'une manière extrêmement efficace Comme l'indique clairement la cour- be régulière de compression de la figure 5 qui indique la variation de la force de compression, en ordonnées, pen- dant une période de déformation par compression portée en abscisses, l'écrouissage par compression dans la pre- mière et la seconde phase peut être réalisé facilement et de façon continue. La figure 6 est un graphique qui représente la relation entre la résistance mécanique portée en or- données et le taux d'écrouissage dans le cas d'un exemple de matériau, la résistance mécanique voulue étant portée en ordonnées et le rapport de déformation E = Log ( 9 o/2) (dans lequel to est la longueur mesurée avant écrouis- sage et k la longueur après écrouissage) en abscisses, à diverses températures indiquées à proximité des courbes. Au cours de l'écrouissage par compression par mise en oeuvre du procédé de l'invention, une caractéris- tique importante est la déformation plastique uniforme dans diverses parties de la pièce A cet effet, il est nécessaire de considérer la corrélation entre la confi- guration de l'ébauche 2 obtenue finalement (correspondant à la configuration de la cavité de la matrice) destinée à former un stabilisateur, et la configuration et les dimensions de la pièce avant écrouissage, c'est-à-dire celle de la troisième pièce semi-fipie 8 Plus précisé- ment, bien que la configuration de la cavité de matriçage corresponde à une forme tronconique d'angle compris entre 0,5 et 50, facilitant le retrait de la pièce après la fin de l'écrouissage, le même taux d'écrouissage par com- pression doit être maintenu à divers emplacements le long de la pièce, en direction axiale, malgré cette forme tron- conique On doit aussi prendre en considération le fait que la déformation par compression par application d'une force en direction axiale provoque l'application de dé- formations supplémentaires par des forces de traction exercées sur la pièce en direction radiale et circonfé- rentielle En outre, le flambage que peut présenter la pièce doit être limité dans la matrice, pendant que la pièce est mise en forme et écrouie afin qu'elle prenne 1 1 la configuration et les dimensions convenables A cet effet, des calculs doivent être effectués préalablement afin que le volume et les dimensions de la pièce soient déterminés convenablement. Les calculs correspondant aux tiges 3 formées aux extrémités opposées de la pièce sont effectués sépa- rément des calculs correspondant à la partie centrale élargie 4 On considère l'exemple de l'une des tiges 3; celle-ci est placée dans la matrice avec ses extrémités interne et externe dans des parties de diamètre relati- vement faible et relativement élevé de la cavité tronco- nique de matricage La longueur de la pièce, étant donné que l'on a la relation E = Log (Qo/9) ( 2) est exprimée par Lo = e E'ú ( 3) Si l'on appelle do et d les dia- mètres de l'extrémité externe avant et après écrouissage, et si l'on appelle Do et D les diamètres de l'extrémité interne avant et après écrouissage respectivement, on obtient les relations suivantes: E = Log (d/do)2 ( 4),do = (e E) d ( 5) 2 E- E = Log (D/Do)2 ( 6),Do = (e E) D ( 7) En conséquence, l'angle 6 de conicité de la pièce avant écrouissage est exprimé, à l'aide des équations ( 3), ( 5) et ( 7), sous la forme: 8 = tg (Do do/2 4 o) ( 8) La valeur de l'angle 8 ne coincide pas avec la conicité de l'outil qui est déterminéeafin qu'elle ne favorise pas un état de retenue de pièce par contact La raison pour laquelle on considère la déformation sous forme lo- garithmique dans les calculs précédents est que le taux d'écrouissage par compression axiale et les taux d'écrouis- sage par traction en directions radiale et circonféren- tielle peuvent être décrits avec une même échelle. La figure 7 représente un exemple d'appareil utile pour la mise en oeuvre de l'écrouissage par com- pression selon l'invention et comprenant une matrice su- périeure 10 et une matrice inférieure 11 La matrice su- périeure 10 est constituée par un organe externe 10 a de support et un organe interne 1 Ob d'impression (matrice centrale) délimitant, du côté interne, une cavité de mise en forme, les deux organes étant associés par un organe c de support placé dans une cavité et par un boulon 1 Od à tête creuse De même la matrice inférieure est cons- tituée par un organe externe lia de support et un organe interne llb d'impression raccordés par un organe 11 c de support disposé dans une cavité et un boulon lld à tête creuse Les organes 10 b et llb d'impression peuvent être remplacés suivant la forme de la pièce à traiter La ma- trice supérieure 10 est fixée à un poinçon 12 de pressage par des boulons 13 alors que la matrice inférieure 11 est fixée au cylindre externe 9 par des boulons 14 Les références 15 et 16 désignent des organes de-support des matrices supérieure et inférieure 10 et 11 respectivement, et la référence 17 désigne des vérins de réglage de la position de la matrice. Ainsi, selon l'invention, la pièce est réglée préalablement par des opérations prédéterminées et en fonction des conditions de traitement avant l'étape d'écrouissage par compression La mesure réelle de la dureté en 1264 points différents de toute la surface d'une section verticale du stabilisateur 2 confirme que la pièce est durcie d'une manière sensiblement uniforme par l'écrouissage par compression L'étude de la répartition des déformations et contraintes plus en détail montre que les tiges 3 sont sensiblement uniformes et que des parties molles non déformées existent dans une couche superficielle peu profonde formée sur les épaulements et dans la zone morte centrale 18 dont la dureté est réduite d'environ 10 % La zone 19 de déformation par cisaillement, ayant la partie délimitant l'angle interne, est plus dure d'environ 10 à 15 % et contribue efficacement à la résistance mécanique de l'ensemble Les parties moins dures 5 et 18 ne posent pas de problème de résistance mécanique puisqu'elles sont ensuite retirées dans l'éta- pe VII d'usinage de finition. EXEMPLE Un acier non magnétique ayant une composition de base 0,12 % C 18 % Mn 15 % Cr subit un forgeage à chaud dans une plage de températures de 1000 à 8500 C puis un traitement de recuit de mise en solution et une opération d'usinage donnant une pièce semi-finie Celle- ci est mise sous forme d'une ébauche de stabilisateur comme représenté sur la figure 9, par écrouissage par compression (forgeage à froid dans une matrice) par ap- plication d'une force de compression dans la direction axiale de la pièce. Les figures 10 et 10 A à 10 H représentent les positions des échantillons utilisés pour la détermination des propriétés de l'ébauche de stabilisateur ainsi obtenue. Les cercles clairs correspondant aux propriétés de trac- tion, les carrés et rectangles aux propriétés de résis- tance aux choc, et les cercles hachurés aux propriétés de compression Chaque figure 1 OA à 10 H correspond à un emplacement d'un point A à E respectivement de la figure Chaque échantillon est coupé en direction axiale, * une moitié étant utilisée pour la mesure de la réparti- tion de dureté et l'autre pour la mesure des propriétés mécaniques et de la perméabilité magnétique spécifique. a) Répartition de la dureté. La figure 11 représente la dureté Hv obtenue aux différents points de l'ébauche Les zones pointillées désignent une dureté comprise entre 275 et 299, les zones hachurées serrées une dureté comprise entre 300 et 324, les zones claires une dureté comprise entre 325 et 349 et les zones hachurées larges une dureté comprise entre 350 et 374 Le produit de ce type, fabriqué par un procé- dé classique, n'est durci que dans sa couche superficielle et présente des irrégularités de répartition de dureté en directions radiale et circonférentielle, et l'augmenta- tion de la résistance mécanique de la partie centrale élargie à une valeur supérieure à celle des tiges pré- sente des difficultés Au contraire, comme l'indique clairement la répartition des duretés Ev et les valeurs portées sur la figure 11, le procédé selon l'invention permet une augmentation de la résistance mécanique de la partie centrale élargie d'une manière plus importante que dans les tiges, la répartition de la dureté en di- rections radiale et circonférentielle étant uniforme. En outre, l'écrouissage par compression selon le procédé de l'invention permet le réglage séparé le cas échéant de la dureté dans la partie centrale et dans les tiges. b) Propriétés mécaniques. A chacun des emplacements A à H espacés dans la direction axiale de l'ébauche de stabilisateur re- présentée sur la figure 10, des échantillons sont pré- levés dans des positions radiales 1 à 5 Comme indiqué sur la figure 10, les côtés longitudinaux des échantil- lons retirés dans les tronçons A à C, E, G et H sont pré- levés en direction axiale dans les positions 1 à 5 D'au- tre part, les côtés longitudinaux des échantillons pré- levés dans les tronçons D à F sont en direction radiale dans la position 1 et en direction circonfdrentielle dans la position 2 Le tableau qui suit indique les résultats d'essais de compression et de traction, exécutés sur les échantillons obtenus aux emplacements précités d'échan- tillonnage dans les différentes parties de l'ébauche. 6 t, t 9 IZ 9919 Z 96 6 L O Il 9 z q 17 L OIE 9 gisz (L O LZ 6 L 6 ZI 84 Z 9019 Z est O L L 8 L L 9 '6 u uxa-4 xa E GEL SJ 89 6 'OC L 6 6 8 LJL u a Z/L z úJL 9 OJSú L 9 6 Z 6 9 u uaa-4 u T L D 0 '89 O '6 Z 69 '6 5619 úZ'16 il auje 4 xa C Pt, L 0489 egoú L 9 6 LO'L te g 8 u H Z/L z 0189 elu L 9 6 LOJL u auzolu T L El OEL L'89 L'ZE 89 6 oo"L G 6 '6 aule-4 xa E 9 úL 8169 016 Z LS 6 ú 6 à 9 ú 0 '6 u H z/L z 8169 ú 10 C Lti et; L ale Txv au-1819 T L v M OZZA is liv IL'i-H ed otà%zio 'S'i ed OL Iziosq le Tpeu VTXV 8 9 UOTI Dai Ta Uo Tsuet UOTS Seidtuo D -4 uatua De Tdius (Z) OZ q egs Tlega) s Tessa sep slellnsg H (L su:)iipteq O q Sap 4 uaumolp Tale eu t D C> -e CM Ln Cu Ln p Toij q abeabioj ied Tainp enb Tigubum uou inalesl I Tqela unp senb Tue Dgm S 9 19 Tzd Old Propriétés mécaniques d'un stabilisateur non magnétique durci par forgeage à froid Emplacement des échahtillons 1) Résultats des essais (réalisés à 20 C) Emplacement Compression Tension Choc Direction 8 8 Axia Radial L E 0,2 %,10 Pa L E 0, 2 %,10 Pa R T 108 pa All ST VE 20 (%) (%) N m E 1 intern Axiale 7,65 10,40 26,1 63,1 - 21/4 R " 10,79 7,65 10,53 26,1 64,1 97 3 1/2 R " 10,53 7,74 10,60 26,1 62,0 100 4 3/4 R 9,98 7,83 10,71 26,6 65,2 97 externe " 9,57 7,86 10,92 26,2 64,1 83 F 1 Radiale 9,06 10,75 25,1 62,5 135 2 Tangentielle 8,15 10,01 26,1 61,0 147 G interne Axiale 6,90 9,50 28,2 62,6 - 21/2 R 8,42 7,18 10,03 26,4 63,0 129 3 externe " 9,57 7,81 10,74 26,2 63,0 121 -_ 6, 9 _ H 1 interne N 6, 97 9,44 31,0 68,0 - 21/2 R 8,84 6,89 9,48 30,5 68,0 132 3 externe 9,67 7,02 9,76 29,8 68,3 126 1) voir figure 10 L.E limite élastique R.T = résistance à la traction ST striction a% r*) Ln r%) 4- o o Comme l'indique le tableau précédent, la limi- te élastique à 0,2 %, par compression dans la direction axiale des échantillons prélevés aux emplacements A à C, E, G et H,varie avec la position radiale de l'échantillon, mais tous les échantillons ont une résistance élevée com- prise entre 8,3 10 et 1,1 109 Pa La limite élastique à 0,2 % par traction en directions radiale et circonféren- tielle pour les échantillons D et F ont une valeur élevée de l'ordre de 7, 9 à 9,2 109 Pa, supérieure à la valeur correspondante en direction axiale des échantillons pré- levés aux emplacements A à C, E, G et H Ainsi, de manière caractéristique, le procédé d'écrouissage par compression selon l'invention donne un produit ayant de telles carac- téristiques de résistance mécanique Plus précisément, l'ébauche de stabilisateur obtenue par le procédé de l'in- vention a tendance à présenter une résistance représentée qualitativement sur la figure 12 qui indique que la résis- tance à la compression est élevée en direction axiale et que la résistance à la traction est élevée dans les direc- tions circonférentielle et radiale Plus précisément, sur la figure 12, les flèches continues désignent une résis- tance élevée et les flèches en traits interrompus repré- sentent une résistance ordinaire Ainsi, en direction ra- diale, la résistance est normale pour une contrainte de com- pression mais élevée pour une contrainte de traction En direction circonférentielle, la résistance est normale sous l'action des forces de compression et élevée sous l'action des forces de traction Au contraire, en direc- tion axiale, la résistance est élevée aux contraintes de compression mais normale au contraintes de traction. Dans le cas des écrouissages par forgeage radial et par traction indiqués précédemment, les produits ont des ca- ractéristiques de résistance mécanique présentant une tendance inverse. c) Perméabilité magnétique spécifique. La mesure de la perméabilité magnétique spé- cifique g montre que tous les échantillons ont une perméa- bilité magnétique spécifique de l'ordre de 1,002, c'est- à-dire inférieure à 1,0,, si bien qu'ils conservent des propriétés non magnétiques convenables même après l'écrouissage par compression. La description qui précède montre clairement que le procédé selon l'invention permet la fabrication d'une-ébauche en forme de barreau à gradins formée d'un acier non magnétique convenant à un stabilisateur de fo- rage pétrolier, d'une manière telle que l'ébauche a une résistance mécanique et une ténacité uniformes et élevées permettant une augmentation importante de la durée d'uti- lisation du stabilisateur. 1 9 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une ébauche de sta- bilisateur pour forage pétrolier, caractérisé en ce qu'il comprend: le travail à chaud d'un acier non magnétique afin qu'il soit mis sous une forme analogue à un bar- reau ayant une partie élargie ( 4) de diamètre relative- ment grand à un emplacement médian entre ses extrémités opposées, l'application à la pièce résultante ( 7) en forme de barreau d'un traitement thermique de mise en solution et d'une opération d'usinage afin qu'une pièce semi-finie ( 8) soit réalisée avec une forme correspon- dant sensiblement à la configuration du produit final voulu, et l'écrouissage par compression axiale de la pièce semi-finie ( 8) dans une cavité de matriçage ayant une configuration de forme sensiblement complémentaire de la forme voulue, et dans une plage de températures d'écrouissage. 2 Procédé de fabrication d'un stabilisateur de forage pétrolier, caractérisé en ce qu'il comprend: le travail à chaud d'un acier non magnétique afin qu'il soit mis sous une forme analogue à un barreau ayant une partie élargie ( 4) de diamètre relativement grand à un emplacement médian entre ses extrémités op- posées, l'application à la pièce résultante ( 7) en forme de barreau d'un traitement thermique de mise en solution et d'une opération d'usinage afin qu'une pièce semi-finie ( 8) soit réalisée avec une forme correspon- dant sensiblement à la configuration du produit final voulu, l'écrouissage par compression axiale de la pièce semi-finie ( 8) dans une cavité de matriçage ayant une configuration de forme sensiblement complémentaire de la forme voulue, et dans une plage de températures d'écrouissage, et l'application à la pièce d'un traitement ther- mique de détente avant une opération d'usinage de fini- tion. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le traitement thermique de détente est effectué dans une plage de températures comprise entre 200 et 3500 C. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'écrouissage par compression axiale est exécuté à une température inférieure à 3500 C. 5 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'écrouissage par compression axiale est effec- tué dans une plage de températures comprise entre la tem- pérature ambiante et 3500 C. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écrouissage par compression axiale est exé- cuté dans une plage de températures comprise entre 150 et 3500 C. 7 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le travail à chaud est effectué à une température de chauffage comprise entre 800 et 1200 C. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 2 et 7, caractérisé en ce que le taux de travail à chaud est supérieur à 30 %. 9 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique de mise en solution est exécuté dans une plage de températures comprise entre 1000 et 11500 C. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche de stabilisateur de forage pétrolier a une limite élastique à 0,2 % qui est supérieure à 6,8 108 Pa. 11 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche de stabilisateur de forage pétrolier a une perméabilité magnétique spécifique inférieure à 1,01. 12 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stabilisateur de forage pétrolier a une li- mite élastique à 0,2 % qui est supérieure à 6,8 108 Pa. 13 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stabilisateur de forage pétrolier a une per- méabilité magnétique spécifique inférieure à 1,01.