本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度鋼應(yīng)力腐蝕疲勞研究

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【摘要】：隨著國家對油氣資源需求的不斷增長,石油天然氣勘探開發(fā)所面臨的形勢更趨復(fù)雜,深井、超深井等復(fù)雜井的鉆探工作量也逐年增多,從而導(dǎo)致鉆井作業(yè)的難度也越來越大,鉆具服役工況越來越惡劣,鉆具斷裂的事故時有發(fā)生,其中由于腐蝕疲勞而導(dǎo)致的鉆具斷裂事故占有很大的比例這嚴(yán)重影響了鉆井安全和鉆井經(jīng)濟(jì)效益。本文以S135、V150、165三種鉆桿材料為例,首先進(jìn)行了常規(guī)力學(xué)性能測試,測得其力學(xué)性能符合API標(biāo)準(zhǔn),然后利用旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)對鉆具試件進(jìn)行有機(jī)鹽鉆井液環(huán)境中的腐蝕疲勞試驗。在低應(yīng)力水平范圍內(nèi)使用配對升降法進(jìn)行試驗,得到不同存活率和置信水平下的疲勞強(qiáng)度,在高應(yīng)力水平范圍內(nèi)使用成組實驗法進(jìn)行試驗,采用三參數(shù)Veibull分布模型對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到不同存活率S-N曲線,并由此可以看出腐蝕疲勞的特征。本文研究了載荷加載頻率對腐蝕疲勞的影響。以165鉆桿材料為例,在不同加載頻率(2Hz、30Hz、50Hz、)下進(jìn)行腐蝕疲勞試驗,采用三參數(shù)Weibull分布模型對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到存活率為0.99時各應(yīng)力水平下的疲勞壽命,并以此為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繪制S-N曲線,對比發(fā)現(xiàn),加載頻率對165鉆桿材料的腐蝕疲勞性能影響較大,隨著加載頻率的增大,疲勞壽命逐漸升高。本文分析了疲勞裂紋擴(kuò)展的整個過程,并結(jié)合腐蝕作用,研究了影響腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的因素。利用掃描電子顯微鏡觀察、分析試樣斷口,并根據(jù)能譜分析,得出疲勞試樣的腐蝕主要為氧腐蝕,研究了氧腐蝕的腐蝕機(jī)理。結(jié)合鉆井工程的現(xiàn)狀,又分析了除氧腐蝕以外的其他腐蝕作用,并研究其腐蝕機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：鉆桿 腐蝕疲勞 S-N曲線 加載頻率 SEM斷口分析 腐蝕機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE982
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-18
• 1.1 研究目的和意義7-8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容和技術(shù)路線15-17
• 1.4 本文主要創(chuàng)新點17-18
• 第2章 腐蝕疲勞概述18-27
• 2.1 腐蝕疲勞的概念18
• 2.2 疲勞分類18-20
• 2.3 疲勞的S-N曲線20-23
• 2.4 腐蝕疲勞的特征23-24
• 2.5 腐蝕疲勞的影響因素24-26
• 2.5.1 環(huán)境因素25
• 2.5.2 力學(xué)因素25
• 2.5.3 材料特性25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 三種材料的腐蝕疲勞性能影響研究27-54
• 3.1 三種鉆桿材料的常規(guī)力學(xué)性能測試27-32
• 3.1.1 硬度測試27
• 3.1.2 沖擊性能測試27-30
• 3.1.3 拉伸性能測試30-32
• 3.2 三種鉆桿材料的腐蝕疲勞性能研究32-51
• 3.2.1 試驗材料及試樣32-34
• 3.2.2 試驗裝置改進(jìn)與試驗方法34-35
• 3.2.3 疲勞強(qiáng)度的測定35-38
• 3.2.4 S-N曲線的測定38-51
• 3.3 試驗結(jié)果分析51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第4章 載荷加載頻率對腐蝕疲勞的影響54-62
• 4.1 試驗材料及方法54-55
• 4.2 試驗結(jié)果55-60
• 4.3 試驗結(jié)果分析60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 斷口分析與腐蝕疲勞機(jī)理研究62-80
• 5.1 腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展過程62-68
• 5.1.1 疲勞載荷類型62-63
• 5.1.2 腐蝕疲勞破壞擴(kuò)展過程63-66
• 5.1.3 影響腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的因素66-68
• 5.2 斷口分析68-71
• 5.2.1 宏觀斷口形貌68-69
• 5.2.2 微觀斷口分析69-71
• 5.3 腐蝕疲勞機(jī)理研究71-78
• 5.3.1 氧腐蝕71-73
• 5.3.2 其他腐蝕73-78
• 5.4 本章小結(jié)78-80
• 第6章 結(jié)論與建議80-82
• 6.1 結(jié)論80-81
• 6.2 建議81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果88

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本文編號：623113