QPQ技術(shù)對(duì)材料力學(xué)性能和抗蝕性影響的研究.pdf

1、QPQ技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在鹽浴滲氮或鹽浴氮碳共滲之后，再進(jìn)行鹽浴氧化、拋光和二次氧化的工藝方法。此技術(shù)在汽車(chē)、模具等耐磨性要求較高的行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，QPQ處理的工件良好的耐磨性和高抗蝕性的結(jié)合引起了其它行業(yè)的重視，如活塞桿、石油開(kāi)采等行業(yè)。 活塞桿等以前使用鍍鉻技術(shù)的產(chǎn)品，因環(huán)保問(wèn)題的原因，現(xiàn)在普遍采用QPQ技術(shù)進(jìn)行處理。在這些產(chǎn)品中，國(guó)內(nèi)外對(duì)耐磨性和抗蝕性都有較高的要求。這為QPQ技術(shù)的推廣提供了一個(gè)極好的舞臺(tái)。石

2、油管在從出廠到放入油井中使用這段時(shí)間之內(nèi)，直接放在大氣之中，經(jīng)常在下井時(shí)，油管表面已經(jīng)生銹，這必然影響石油管在下井后的使用性能。這兩種情況都要求QPQ處理的產(chǎn)品有較好的在大氣條件下的抗蝕性。 在本論文的研究中，針對(duì)上述兩個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題，采用了兩種試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)QPQ處理后試樣在大氣下的抗蝕性。第一種方法是將QPQ處理試樣放入3H2O2+10％NaCl(以重量百分比計(jì)算)溶液中做浸泡腐蝕試驗(yàn)。用精度為萬(wàn)分之一克的電子天平稱量試樣

3、浸泡前后的質(zhì)量，計(jì)算腐蝕質(zhì)量損失。第二種方法是將原材料加工成20×100mm的圓柱試樣，經(jīng)QPQ處理后把試樣放入鹽霧試驗(yàn)箱中，做5％NaCI溶液中性鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度35℃，試驗(yàn)時(shí)試樣與垂直方向成30。 通過(guò)分析各種工藝因素對(duì)QPQ處理的試樣在大氣中抗蝕性的影響規(guī)律，最終獲得能得到最佳抗蝕性的工藝。首先是工件在QPQ處理前的預(yù)處理過(guò)程中，盡量清洗干凈，活化金屬表面。第二，工件初始表面粗糙度應(yīng)保持在0.18微米以內(nèi)，以防工件表面峰

4、谷中的污垢影響滲氮。第三，在QPQ鹽浴滲氮過(guò)程中，調(diào)整好爐子中鹽浴的狀態(tài)，使?jié)B氮工件的化合物層有盡量多的致密層和較少的疏松層，讓閉塞電池沒(méi)有形成條件，從而可以提高抗鹽霧試驗(yàn)的能力。第四，滲氮后進(jìn)行氧化，在表面形成更抗蝕的四氧化三鐵氧化膜，進(jìn)一步提高抗蝕性。第五，對(duì)氧化后的工件進(jìn)行拋光，拋光應(yīng)拋掉表面疏松層。拋光后進(jìn)行二次氧化。第六，氧化后用密封劑浸漬，進(jìn)一步彌補(bǔ)氧化膜的不均勻和破損所帶來(lái)的對(duì)抗蝕性的損失，填充可能未完全拋掉的孔洞。待密封

5、劑干后，將試樣浸防銹油。 目前，我國(guó)許多主力油田已進(jìn)入中、高含水開(kāi)發(fā)期，隨著綜合含水的不斷上升，油、氣、水集輸系統(tǒng)的腐蝕日趨嚴(yán)重，腐蝕成為影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，是造成管道事故的最主要原因。油管在油井中服役時(shí)，既要求具有高的抗蝕性，也要求承受一定的應(yīng)力。 本論文針對(duì)油管在油井中使用的實(shí)際情況，利用高壓釜腐蝕試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)QPQ處理的N80鋼的抗CO2腐蝕性能。試驗(yàn)時(shí)，采用油田模擬溶液作為腐蝕介質(zhì)，在放入試樣后

6、，先對(duì)高壓釜通入高純氮?dú)?小時(shí)除氧，然后再充入C02至設(shè)計(jì)壓力。 為評(píng)價(jià)油田中使用油管時(shí)的抗H2S腐蝕性能，采用了抗H2S恒載荷拉伸試驗(yàn)。通過(guò)未處理的試樣和QPQ處理試樣的對(duì)比，評(píng)價(jià)QPQ處理試樣的抗HES腐蝕性能。 針對(duì)石油管服役時(shí)的力學(xué)性能要求，我們采用API 5CT標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的具體方法，制作標(biāo)準(zhǔn)試樣，通過(guò)常規(guī)力學(xué)拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)，獲取QPQ處理試樣的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和沖擊功的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析QPQ工藝參數(shù)變