C110級油井管鋼微觀組織、力學性能和抗SSC性能研究
發(fā)布時間：2021-11-18 09:34
高性能C110級抗硫化物應力開裂（SSC）無縫油井管是支撐嚴酷腐蝕環(huán)境油氣資源開發(fā)的關鍵材料。目前對該材料熱處理工藝、馬氏體微結構與使用性能之間關系的研究還不深入,認識尚不明晰,性能穩(wěn)定性尚待提升。為此,本文設計制備了C110級抗SSC油井管用28CrMo48VTiB鋼,對試驗鋼進行了890℃淬火+（600720℃×3090 min）系列回火處理。針對各樣品,采用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、電子背散射衍射（EBSD）、透射電鏡（TEM）和X射線衍射儀（XRD）等方法,對馬氏體各微結構進行了表征;測試了拉伸、沖擊和硬度等常規(guī)力學性能;通過雙懸臂梁（DCB）試驗,測試了SSC擴展長度Δa浸泡時間t關系曲線、SSC擴展速率da/dt瞬時應力強度因子(KIapplied)關系曲線,測定了SSC停止擴展的臨界應力強度因子KISSC;采用Devanathan-Stachurski氫滲透試驗,分析了氫的擴散行為。通過定量表征馬氏體各微結構的強化貢獻,揭示了強...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：123 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
H2S應力腐蝕開裂環(huán)境分區(qū)圖
燕山大學工程博士學位論文，斷裂具有延遲性，斷口無明顯塑性變形，其顯微斷口往紋擴展速度在 10-6~10-3mm/min 之間，介于均勻腐蝕斷裂與開裂機理目前還沒有一致的結論，但一致認為硫化物應力目前國際上比較認可的氫致開裂理論主要有：氫壓理論、弱論、氫促進局部塑變導致脆斷理論、以及氫致開裂綜合機，與 Fe 共存時會發(fā)生如下電化學反應：
氫致開裂型理論[13]認為：如圖1-2所示，陰極電化學反應發(fā)生后，在材料表面形成氫原子；在材料表面還因陽極電化學反應而形成疏松的硫化亞鐵腐蝕產物。在大多數(shù)腐蝕發(fā)生情況下，大部分氫原子本應結合形成氫分子揮發(fā)，但硫化氫應力腐蝕過程中，因鋼材表面吸附活性的硫化物陰離子腐蝕產物（HS-，S2-）具有“毒害”作用，致使大部分氫原子不能結合成分子氫而揮發(fā)，從而加速氫原子向鋼中擴散，使其富集于晶界、位錯、夾雜物、偏析帶、大尺寸析出相等缺陷及應力集中位置，造成氫脆，引起材料的塑性和韌性下降，從而產生斷裂。圖 1-2 硫化物應力開裂（SSC）機理示意圖Fig.1-2 Schematic illustration of Hydrogen sulfide stress cracking (SSC)有關氫致開裂理論中氫原子的作用
【參考文獻】：
期刊論文
[1]井下油管腐蝕失效分析[J]. 吳貴陽,余華利,閆靜,劉志德,杜國濱,霍紹全,曹軍. 石油與天然氣化工. 2016(02)
[2]EBSD技術在研究高強馬氏體不銹鋼氫脆機理中的應用[J]. 鐘振前,田志凌,楊春. 材料熱處理學報. 2015(02)
[3]硫化氫腐蝕機理和防護的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 陳明,崔琦. 石油工程建設. 2010(05)
[4]C110鋼級套管標準詳解[J]. 趙鵬,潘存強,黃子陽. 世界鋼鐵. 2009(06)
[5]寶鋼抗腐蝕系列油井管的開發(fā)[J]. 張忠鏵,張春霞,殷光虹,譚諄禮. 寶鋼技術. 2009(S1)
[6]H2S應力腐蝕的影響因素及預防措施[J]. 畢海斌. 甘肅科技. 2008(07)
[7]油田硫化氫腐蝕機理及防護的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 劉偉,蒲曉林,白小東,趙昊煒. 石油鉆探技術. 2008(01)
[8]Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel[J]. Chunfang WANG Maoqiu WANG Jie SHI Weijun HUI Han DONG National Engineering Research Center of Advanced Steel Technology,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(05)
[9]影響低合金鋼材抗H2S腐蝕的因素[J]. 呂建華,關小軍,徐洪慶,關宇昕. 腐蝕科學與防護技術. 2006(02)
[10]油氣田開發(fā)中H2S/CO2腐蝕研究進展[J]. 王成達,嚴密林,趙新偉,李平全,王輝. 西安石油大學學報(自然科學版). 2005(05)
本文編號：3502656
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：123 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
H2S應力腐蝕開裂環(huán)境分區(qū)圖
燕山大學工程博士學位論文，斷裂具有延遲性，斷口無明顯塑性變形，其顯微斷口往紋擴展速度在 10-6~10-3mm/min 之間，介于均勻腐蝕斷裂與開裂機理目前還沒有一致的結論，但一致認為硫化物應力目前國際上比較認可的氫致開裂理論主要有：氫壓理論、弱論、氫促進局部塑變導致脆斷理論、以及氫致開裂綜合機，與 Fe 共存時會發(fā)生如下電化學反應：
氫致開裂型理論[13]認為：如圖1-2所示，陰極電化學反應發(fā)生后，在材料表面形成氫原子；在材料表面還因陽極電化學反應而形成疏松的硫化亞鐵腐蝕產物。在大多數(shù)腐蝕發(fā)生情況下，大部分氫原子本應結合形成氫分子揮發(fā)，但硫化氫應力腐蝕過程中，因鋼材表面吸附活性的硫化物陰離子腐蝕產物（HS-，S2-）具有“毒害”作用，致使大部分氫原子不能結合成分子氫而揮發(fā)，從而加速氫原子向鋼中擴散，使其富集于晶界、位錯、夾雜物、偏析帶、大尺寸析出相等缺陷及應力集中位置，造成氫脆，引起材料的塑性和韌性下降，從而產生斷裂。圖 1-2 硫化物應力開裂（SSC）機理示意圖Fig.1-2 Schematic illustration of Hydrogen sulfide stress cracking (SSC)有關氫致開裂理論中氫原子的作用
【參考文獻】：
期刊論文
[1]井下油管腐蝕失效分析[J]. 吳貴陽,余華利,閆靜,劉志德,杜國濱,霍紹全,曹軍. 石油與天然氣化工. 2016(02)
[2]EBSD技術在研究高強馬氏體不銹鋼氫脆機理中的應用[J]. 鐘振前,田志凌,楊春. 材料熱處理學報. 2015(02)
[3]硫化氫腐蝕機理和防護的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 陳明,崔琦. 石油工程建設. 2010(05)
[4]C110鋼級套管標準詳解[J]. 趙鵬,潘存強,黃子陽. 世界鋼鐵. 2009(06)
[5]寶鋼抗腐蝕系列油井管的開發(fā)[J]. 張忠鏵,張春霞,殷光虹,譚諄禮. 寶鋼技術. 2009(S1)
[6]H2S應力腐蝕的影響因素及預防措施[J]. 畢海斌. 甘肅科技. 2008(07)
[7]油田硫化氫腐蝕機理及防護的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 劉偉,蒲曉林,白小東,趙昊煒. 石油鉆探技術. 2008(01)
[8]Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel[J]. Chunfang WANG Maoqiu WANG Jie SHI Weijun HUI Han DONG National Engineering Research Center of Advanced Steel Technology,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(05)
[9]影響低合金鋼材抗H2S腐蝕的因素[J]. 呂建華,關小軍,徐洪慶,關宇昕. 腐蝕科學與防護技術. 2006(02)
[10]油氣田開發(fā)中H2S/CO2腐蝕研究進展[J]. 王成達,嚴密林,趙新偉,李平全,王輝. 西安石油大學學報(自然科學版). 2005(05)
本文編號：3502656
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