發(fā)布時間：2017-08-12 11:36

  本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)高韌射孔槍管用鋼的研究

  更多相關(guān)文章： 射孔搶管 亞溫淬火 平衡組織 強(qiáng)韌性 低合金高強(qiáng)度鋼

【摘要】：射孔是石油勘探和開發(fā)工程中十分重要的一項技術(shù),對石油的采收率有明顯影響。在進(jìn)行射孔作業(yè)時,射孔槍管既要定位射孔方向又要在爆炸過程中保護(hù)油層套管,所以對其尺寸精度、內(nèi)外表面質(zhì)量和力學(xué)性能的要求非常高,我國以前全部依靠從德國進(jìn)口。本論文根據(jù)實際生產(chǎn)需要,設(shè)計并開發(fā)了一種新型的射孔槍管用鋼27CrMo,在原有的Cr-Mo系低碳低合金鋼的基礎(chǔ)上添加了V等微合金元素。通過嚴(yán)格控制冶煉、精煉等工藝參數(shù),使各元素含量滿足設(shè)計要求。根據(jù)實際情況設(shè)計軋制工藝,經(jīng)斜軋將坯料軋制成Φ134.3mm×9.51mm規(guī)格的管材。為了制定合理的熱處理工藝,用示差熱分析儀對其相變點進(jìn)行了測定,最終選擇880℃~960℃為淬火加熱溫度,保溫時間為40min和70min,水冷。選擇820℃~860℃為亞溫淬火加熱溫度,保溫40min后水冷。在520℃~620℃進(jìn)行高溫回火,保溫時間為80min,空冷。采用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡對不同工藝處理后的組織、相組成、斷口進(jìn)行了分析,并通過能譜儀對斷口夾雜物進(jìn)行表征。通過測定硬度、拉伸和沖擊試驗測定鋼的各項力學(xué)性能,研究其力學(xué)性能的影響因素。將實驗鋼加熱到700℃~940℃之間的9個溫度,對其平衡組織進(jìn)行研究。試驗結(jié)果表明:實驗鋼在軋態(tài)時組織為粒狀貝氏體,完全淬火后的組織則為板條馬氏體,晶粒度高于9級,隨著淬火溫度的升高和保溫時間的延長,組織發(fā)生明顯粗化,并且發(fā)現(xiàn)組織對加熱溫度更為敏感�；鼗鸷蠼M織為回火索氏體,沖擊后斷口形貌為韌窩狀,隨回火溫度的升高韌窩數(shù)量增多、加深,斷口夾雜物為CaO、Al2O3、SiO2的復(fù)合夾雜。亞溫淬火后組織為鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體,晶粒度能達(dá)到10級,隨著亞溫淬火溫度的升高,鐵素體的量逐漸減少�；鼗鸷蟮慕M織為鐵素體+回火索氏體+殘余奧氏體。原始組織為淬火態(tài)的鋼與退火態(tài)和調(diào)質(zhì)態(tài)的不同,亞溫淬火后鐵素體呈粗大的塊狀,并保留至回火組織。當(dāng)原始組織為調(diào)質(zhì)態(tài)時奧氏體的形成速度最快。實驗鋼加熱到不同溫度并冷卻后的平衡組織全部為珠光體和鐵素體的混合組織,隨著加熱溫度的升高,珠光體所占的比例逐漸增大。力學(xué)性能結(jié)果表明:隨著回火溫度的升高,在完全淬火和亞溫淬火中鋼的韌性都增強(qiáng),強(qiáng)度普遍降低,在溫度為560℃時獲得最佳的綜合力學(xué)性能。將兩組最佳性能進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn):亞溫淬火后在不降低強(qiáng)度的情況下明顯提高了材料的韌性,所以最終選擇調(diào)質(zhì)態(tài)為原始組織,經(jīng)840℃淬火保溫40min,水淬,再經(jīng)560℃回火保溫80min后空冷為最佳熱處理工藝。屈服強(qiáng)度達(dá)到913MPa,橫向沖擊功為91.3J,硬度48.5HRC,晶粒度級別為10.15,滿足射孔槍管的使用要求。
【關(guān)鍵詞】：射孔搶管 亞溫淬火 平衡組織 強(qiáng)韌性 低合金高強(qiáng)度鋼
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE925.3;TG142.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 選題背景13
• 1.2 射孔槍管用鋼的服役環(huán)境及性能要求13-17
• 1.2.1 射孔完井簡介13-15
• 1.2.2 射孔槍管用鋼的服役條件15-16
• 1.2.3 射孔槍管用鋼的性能要求16-17
• 1.3 低合金高強(qiáng)度鋼的成分特點17-19
• 1.3.1 低合金高強(qiáng)度鋼17-18
• 1.3.2 低合金高強(qiáng)度鋼的成分特點18
• 1.3.3 低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)韌化機(jī)理18-19
• 1.4 亞溫淬火的強(qiáng)韌化機(jī)理探討19-21
• 1.4.1 晶粒細(xì)化19-20
• 1.4.2 裂紋擴(kuò)展受未溶鐵素體阻礙20
• 1.4.3 殘余奧氏體的作用20-21
• 1.5 亞溫淬火的主要優(yōu)點21
• 1.6 本論文研究的目的和意義21-23
• 第2章 實驗材料和方法23-31
• 2.1 實驗鋼的成分設(shè)計23-25
• 2.2 試驗方法25-30
• 2.2.1 鋼管的試制25
• 2.2.2 軋管工藝參數(shù)25-27
• 2.2.3 熱處理工藝的制定27-29
• 2.2.4 組織和斷口形貌觀察29
• 2.2.5 力學(xué)性能測試29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第3章 完全淬火對鋼的微觀組織和力學(xué)性能的影響31-47
• 3.1 軋態(tài)式樣的金相組織31
• 3.2 淬火態(tài)試樣的組織和性能31-37
• 3.2.1 不同淬火工藝處理后的金相組織31-33
• 3.2.2 掃描電鏡觀察淬火后的微觀組織33-34
• 3.2.3 淬火態(tài)試樣的晶粒度34-36
• 3.2.4 淬火后的硬度36-37
• 3.3 回火態(tài)試樣的組織和性能37-44
• 3.3.1 回火后的金相組織37-38
• 3.3.2 回火后的力學(xué)性能38-41
• 3.3.3 沖擊斷口形貌41-42
• 3.3.4 韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測定42-44
• 3.4 沖擊斷口夾雜物分析44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 亞溫淬火對鋼的微觀組織和力學(xué)性能的影響47-61
• 4.1 亞溫淬火后的組織和性能47-50
• 4.1.1 不同亞溫淬火工藝處理后的金相組織47-48
• 4.1.2 亞溫淬火后試樣的晶粒度48-50
• 4.1.3 亞溫淬火后的硬度50
• 4.2 回火后試樣的組織和性能50-53
• 4.2.1 亞溫淬火并回火后試樣的金相組織50-51
• 4.2.2 亞溫淬火并回火后的力學(xué)性能51-53
• 4.3 不同原始組織對熱處理后組織和力學(xué)性能的影響53-59
• 4.3.1 不同原始組織亞溫淬火后的組織53-54
• 4.3.2 不同原始組織亞溫淬火并回火后的組織54-55
• 4.3.3 三種原始組織回火后的力學(xué)性能55-56
• 4.3.4 臨界區(qū)加熱奧氏體的形成過程56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第5章 低合金高強(qiáng)度鋼不同溫度下的平衡組織研究61-68
• 5.1 不同加熱溫度對平衡組織的影響61-65
• 5.2 差熱分析曲線65-67
• 5.2.1 示差熱分析儀簡介65-66
• 5.2.2 DTA曲線66-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 作者簡介75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：661428