熱處理對CT80級連續(xù)油管組織與性能的影響.pdf

1、連續(xù)油管主要用于石油工業(yè),廣泛應(yīng)用于鉆井、完井、采油、修井等作業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,解決了許多常規(guī)作業(yè)技術(shù)難以解決的問題,應(yīng)用效果明顯。由于連續(xù)油管在周期性的疲勞載荷作用下進(jìn)行工作,很容易因疲勞損傷而造成連續(xù)油管失效,導(dǎo)致連續(xù)油管使用壽命大大縮短。因此,如何通過合理的成分設(shè)計(jì)和合適的工藝配合,來獲得能滿足工程需要的高強(qiáng)、高韌、低的脆性轉(zhuǎn)變溫度、良好的抗內(nèi)壓彎曲性能的連續(xù)油管是科技工作者仍致力的課題。本文主要采用A、B兩種不同成分和組織的低合金高

2、強(qiáng)度鋼卷管焊接成型連續(xù)油管,A、B鋼制成連續(xù)油管屈服強(qiáng)度分別為677.5Mpa、731.8Mpa,對其在740℃、760℃、780℃、800℃、820℃、840℃下進(jìn)行不保溫?zé)崽幚?再空冷至一定溫度后水冷,運(yùn)用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、透射電鏡、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)、模擬疲勞試驗(yàn)機(jī)等方法對不同熱處理溫度下顯微組織、力學(xué)性能及模擬循環(huán)次數(shù)進(jìn)行了測試與分析,得出以下主要結(jié)論：1.對A、B兩種不同連續(xù)油管進(jìn)行相同工藝熱處理,隨熱處理溫度

3、的升高變形的細(xì)長條狀晶粒逐漸向等軸晶轉(zhuǎn)變。組織中的珠光體和M-A島隨加熱溫度和水冷溫度的升高不斷增加,并且尺寸在逐漸增大,相同熱處理?xiàng)l件下B鋼組織及第二相顆粒尺寸小于A鋼。2.隨著熱處理溫度的升高,A、B兩種連續(xù)油管的力學(xué)性能變化趨勢相同,即硬度和強(qiáng)度都呈下降趨勢,屈強(qiáng)比減小,延伸率增加。超過800℃熱處理后,兩鋼的屈服強(qiáng)度都小于551Mpa,不符合80級(551Mpa)要求。其中B鋼的硬度及強(qiáng)度高于A鋼,并且隨熱處理溫度的升高較A鋼下

4、降緩慢,B鋼的塑性明顯小于A鋼,隨熱處理溫度升高差距增大。3.通過對A、B兩種連續(xù)油管進(jìn)行一定內(nèi)壓下模擬疲勞,得出疲勞循環(huán)次數(shù)分別在屈服強(qiáng)度σsA=677.5Mpa、σsB=642.1Mpa,延伸率δKA=14.32％、δKB=17.47%時(shí)分別達(dá)到其各自循環(huán)次數(shù)的最大值。組織細(xì)小B鋼的循環(huán)次數(shù)明顯大于A鋼,說明有一個(gè)良好的強(qiáng)韌匹配及細(xì)小組織時(shí),連續(xù)油管在一定內(nèi)壓下才具有較高的循環(huán)次數(shù)。4.模擬疲勞失效后管材橫截面的受壓面晶粒隨溫度升高

5、變形明顯,中性面區(qū)域晶粒變形量較小。疲勞失效后中性面硬度變化不大為循環(huán)穩(wěn)定狀態(tài),受壓、拉面硬度增大出現(xiàn)循環(huán)硬化現(xiàn)象。5.通過對連續(xù)油管試樣進(jìn)行疲勞間隙回火,在400℃回火90min后循環(huán)次數(shù)最高,使循環(huán)壽命提高了大約一倍,疲勞損傷得到較好修復(fù)。隨回火溫度的升高晶界處偏聚的碳化物逐漸擴(kuò)散,受擠壓變形的高應(yīng)力長條狀晶粒向低應(yīng)力規(guī)則的多邊形晶粒轉(zhuǎn)變；同時(shí),回火溫度升高,疲勞斷口上的疲勞條紋發(fā)展為二次裂紋,韌窩增多增深,說明回火后疲勞試樣韌性有