隔熱油管用鋼顯微組織和高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)石油的需求量日益增長(zhǎng)，隨著石油能源的不斷開發(fā)，易開采油井逐漸減少，稠油成為了石油開采業(yè)的重要組成部分。稠油的特點(diǎn)是粘度大，流動(dòng)阻力大，使得稠油的開采難度較大。實(shí)際的開采過(guò)程當(dāng)中常有油井管失效斷裂事故發(fā)生，這就對(duì)所需要的開采設(shè)備提出了更高的性能要求，提高油管抗腐蝕性能、機(jī)械強(qiáng)度、延長(zhǎng)油管使用壽命，成為當(dāng)前石油工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵任務(wù)。
　　油井管領(lǐng)域的研究大部分是通過(guò)合金化改善其抗CO2或H2S腐蝕性能，優(yōu)化油管的生產(chǎn)工藝提高其

2、生產(chǎn)效率，改善隔熱油管的隔熱效果或常溫下力學(xué)性能的提高，有關(guān)油管高溫力學(xué)性能或服役溫度下長(zhǎng)期時(shí)效對(duì)其組織和性能的影響方面的研究還亟待進(jìn)行。本文通過(guò)對(duì)幾種 API標(biāo)準(zhǔn)油管進(jìn)行高溫瞬時(shí)拉伸實(shí)驗(yàn)、350℃/400℃長(zhǎng)期時(shí)效實(shí)驗(yàn)、高溫蠕變實(shí)驗(yàn)研究了其不同的高溫力學(xué)性能，得出以下結(jié)論：
　?。?）對(duì)N80-1、P110和N80-Q隔熱油管鋼的顯微組織特征進(jìn)行了觀察分析，并分別在室溫、350℃和400℃保溫30min后進(jìn)行了瞬時(shí)拉伸實(shí)驗(yàn)，研究

3、了隔熱油管用鋼的力學(xué)性能在高溫環(huán)境下的變化情況。N80-1油管鋼的微觀組織是由鐵素體+珠光體組成，維氏硬度為234.8 HV，P110鋼為均勻的回火索氏體組織，但保留了馬氏體位向，硬度為305HV。在350℃下與室溫相比，N80-1強(qiáng)度降低最小，抗拉強(qiáng)度降低53MPa，屈服強(qiáng)度降低幅度為106MPa。在400℃下與室溫相比，各材料的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度降幅基本一致，N80-1降幅較小，P110降低最為明顯。N80-1的顯微組織（F+P）在

4、高溫下較為穩(wěn)定，高溫拉伸時(shí)強(qiáng)度降低較小。
　?。?）分別對(duì) P110和N80-Q在350℃和400℃進(jìn)行了1000h、2000h、5000h時(shí)效實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析了顯微組織、晶界特征、硬度以及拉伸性能隨時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)的變化規(guī)律。碳化物顆粒尺寸隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸長(zhǎng)大，時(shí)效1000h后，開始發(fā)生再結(jié)晶生成細(xì)小晶粒，抗拉強(qiáng)度 Rm變化不大，室溫拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度 Rt0.6增大趨勢(shì)明顯；N80-Q油管鋼馬氏體板條內(nèi)的位錯(cuò)發(fā)生回復(fù)，其內(nèi)的小角度

5、晶界大部分消失，抗拉強(qiáng)度Rm和屈服強(qiáng)度Rt0.5減?。粫r(shí)效2000h后，P110油管鋼大部分馬氏體板條被打碎，強(qiáng)度在時(shí)效1000h基礎(chǔ)上有所降低，延伸率有所增加；N80-Q油管開始形成再結(jié)晶細(xì)小晶粒，細(xì)小晶粒引起了細(xì)晶強(qiáng)化；5000 h時(shí)效后，馬氏體形貌基本消失,再結(jié)晶生成了等軸晶粒，碳化物顆粒尺寸長(zhǎng)大明顯，強(qiáng)度明顯降低。
　?。?）在五組不同的溫度/應(yīng)力條件下分別對(duì)L80-1和P110進(jìn)行高溫蠕變實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)兩種材料的五組高溫蠕