隨著全球經(jing)濟的發展,在一次能(neng)源消費(fei)構成(cheng)中占主導(dao)地位的石油(you)和(he)天然氣需求不斷增長。近年來,世(shi)界(jie)范圍內能(neng)源供應短缺日益(yi)嚴峻,開采重(zhong)點正逐漸轉向海(hai)洋、深(shen)海(hai)和(he)腐蝕介質含量高(gao)的油(you)氣資源。我國(guo)西南地區普光(guang)和(he)羅家寨(zhai),美國(guo)德克薩斯MurrayFranklin、密西西比BlackJosephine及法國(guo)Lacq氣田等(deng)都是典型(xing)的酸性油(you)氣田。
一般而言(yan),井(jing)深(shen)越深(shen),溫度越高(gao),壓力也越大(da)。酸性油(you)氣(qi)田除了含有(you)H2S、CO2之外,某些還含有(you)較高(gao)的(de)Cl-。在(zai)這些因素的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)下(xia),油(you)氣(qi)工程用(yong)材(cai)(cai)從勘探開(kai)采到(dao)集輸各(ge)環節都會(hui)遭(zao)受嚴(yan)重(zhong)的(de)應(ying)力腐蝕(shi)、氫脆、電化(hua)學失重(zhong)等(deng)破(po)壞,輕則造(zao)成材(cai)(cai)料(liao)的(de)穿孔和破(po)裂,重(zhong)則引發泄漏、井(jing)噴等(deng)嚴(yan)重(zhong)的(de)安全(quan)事故。為此,以N08028合(he)金為代表的(de)耐蝕(shi)材(cai)(cai)料(liao)在(zai)酸性油(you)氣(qi)開(kai)采中(zhong)得到(dao)了廣泛應(ying)用(yong)。
由于N08028合(he)(he)金中的(de)(de)Cr和(he)Mo元素含量高,易(yi)形成金屬間化(hua)合(he)(he)物σ相,嚴重影(ying)響材料的(de)(de)耐H2S應(ying)力腐(fu)蝕能力。另外(wai),作(zuo)(zuo)為單(dan)一奧氏體合(he)(he)金,固溶態N08028合(he)(he)金的(de)(de)強(qiang)度指(zhi)(zhi)標無法滿足(zu)國際標準和(he)用戶的(de)(de)使用要(yao)(yao)求(qiu)(屈服強(qiang)度要(yao)(yao)求(qiu)760MPa以上),只有(you)通過冷(leng)作(zuo)(zuo)硬(ying)(ying)化(hua)工(gong)藝形成高密度的(de)(de)晶體缺陷來起到強(qiang)化(hua)作(zuo)(zuo)用。冷(leng)作(zuo)(zuo)硬(ying)(ying)化(hua)后(hou)各力學指(zhi)(zhi)標的(de)(de)變化(hua)規律對(dui)材料冷(leng)加工(gong)工(gong)藝的(de)(de)制定具有(you)指(zhi)(zhi)導作(zuo)(zuo)用,因此需要(yao)(yao)通過冷(leng)變形試驗來開展(zhan)規律性(xing)的(de)(de)研究。
試驗材料采(cai)用AOD精煉(lian)模鑄,電渣重熔后經過均質(zhi)化(hua)處理,軋制(zhi)(zhi)開坯(pi)至500mm×500mm方錠,軋制(zhi)(zhi)溫度(du)控(kong)制(zhi)(zhi)在1100~1200℃;然(ran)后徑(jing)鍛成Φ400mm管坯(pi),徑(jing)鍛溫度(du)與軋制(zhi)(zhi)溫度(du)一致;徑(jing)鍛后入(ru)水(shui)冷卻;之后在1200~1220℃熱擠(ji)壓成Φ219mm×14mm管材。
沿徑向在(zai)原料外表面及(ji)中(zhong)(zhong)心取樣,分析其組織(zhi)形貌。擠壓(ya)后觀察擠壓(ya)態管材(cai)的組織(zhi)形貌;然后在(zai)敞開式火焰爐中(zhong)(zhong)固(gu)溶處理(li),采用1050℃、1100℃、1150℃、1200℃溫度固(gu)溶,保溫時間為20min、30min、40min,水冷。分析析出相的含(han)量及(ji)形態,確定最(zui)佳(jia)的固(gu)溶熱處理(li)制度。
按照最佳固溶熱處理制度(du)處理后,進行冷作硬化工藝研(yan)究(jiu)(jiu),研(yan)究(jiu)(jiu)不同形變量與力(li)學性能之間的關(guan)系(xi),確立應(ying)力(li)-應(ying)變方(fang)程,為工業生產提供理論依(yi)據。研(yan)究(jiu)(jiu)結果表明:
(1)N08028合金油井管的化學成分決定著該材質存在明顯的析出傾向,冶煉澆注及鍛造冷卻過程無法避免析出相析出。
(2)擠壓過程可溶解管坯中的大尺寸析出相,但會產生彌散的二次析出相。研究了不同的固溶熱處理工藝對二次析出相的溶解規律,其試驗表明:在溫度達到1200℃時,保溫時間達到20min后,二次析出相可以完全溶解。
(3)冷作硬(ying)化可提高固(gu)溶(rong)處理后(hou)N08028合金(jin)油井管的力(li)學性能(neng);研究了(le)其(qi)冷作硬(ying)化過程(cheng)中應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)規律,建立(li)了(le)應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)(bian)方程(cheng)。
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