本文選題：鋁合金鉆桿　切入點(diǎn)：地質(zhì)鉆探　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年碩士論文

【摘要】：鋁合金鉆桿由于自身的優(yōu)勢特點(diǎn)已被作為地質(zhì)鉆探中鉆柱的優(yōu)選材料體系,但在應(yīng)用中易磨損和抗鹽腐蝕性差等不足,常常導(dǎo)致鋁合金鉆桿的失效。尤其在鉆井液等周圍環(huán)境影響下發(fā)生的腐蝕磨損失效,限制了鉆井工程的發(fā)展。本文分析了實(shí)地鉆探使用的腐蝕失效鋁合金鉆桿,對典型2618鋁合金鉆桿材料進(jìn)行超聲波冷鍛處理(UCFT)、微弧氧化(MAO)及UCFT+MAO復(fù)合表面強(qiáng)化處理,并分別在室溫和150℃下pH=10的飽和鹽鉆井液里腐蝕720 h和72 h,再結(jié)合CSM型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)來研究表面改性鋁合金在該鉆井液環(huán)境下的腐蝕磨損性能。通過光學(xué)顯微鏡、白光三維形貌儀、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等來表征試樣的微觀組織、腐蝕形貌、磨痕形貌、相組成和腐蝕產(chǎn)物等,從而揭示鋁合金鉆桿的腐蝕磨損機(jī)理及表面防護(hù)技術(shù)。研究結(jié)果表明:(1)現(xiàn)場應(yīng)用鋁合金鉆桿的腐蝕失效主要為宏觀的點(diǎn)蝕和剝落,以及微觀的微裂紋和腐蝕產(chǎn)物附著,腐蝕產(chǎn)物主要為Al2O3和Al(OH)3。耐腐蝕性能最好的是鐓粗的桿體區(qū)域,鉆桿與鋼連接處發(fā)生了電偶腐蝕。(2)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比UN試樣,表面改性試樣的Ecorr大致接近,但I(xiàn)corr、?Wi和Pi都降低了一個(gè)數(shù)量級,提高了耐腐蝕性能,UCFT+MAO試樣的抗腐蝕性能最優(yōu)。中高頻下UCFT+MAO試樣發(fā)生復(fù)合涂層與電解液的電化學(xué)反應(yīng),低頻下發(fā)生鋁合金基體溶解;其他試樣主要發(fā)生了金屬溶解的電化學(xué)過程。(3)UCFT、MAO和UCFT+MAO復(fù)合表面處理技術(shù)都提高了鋁合金鉆桿材料在pH=10飽和鹽鉆井液里的抗腐蝕磨損性能,尤其是抗鹽腐蝕性,但與室溫相比,150℃的抗鹽腐蝕性明顯減弱。鋁合金在鉆井液環(huán)境下的腐蝕形態(tài)主要表現(xiàn)為明顯的點(diǎn)蝕坑,并伴有微裂紋和NaCl附著,腐蝕產(chǎn)物主要為Al2O3。對比UN試樣,磨損率均顯著下降,UCFT+MAO試樣在室溫鉆井液中腐蝕720 h的磨損率還降低94%。兩種環(huán)境下,表面改性鋁合金與SiO2球?qū)δ?磨損機(jī)制屬于磨粒磨損。綜合分析發(fā)現(xiàn),UCFT+MAO試樣在pH=10飽和鹽鉆井液中的抗腐蝕磨損性能是最優(yōu)異的。
[Abstract]:Aluminum alloy drill pipe has been used as the optimal material system for drilling string in geological drilling because of its own advantages, but it is easy to wear and poor salt corrosion resistance in application. This paper analyses the corrosion failure of aluminum alloy drill pipe used in field drilling, especially under the influence of the surrounding environment, such as drilling fluid, which limits the development of drilling engineering. The typical 2618 aluminum alloy drilling pipe material was treated by ultrasonic cold forging, micro-arc oxidation and Mao) and UCFT MAO composite surface strengthening treatment. The corrosion and wear properties of surface modified aluminum alloy in the saturated salt drilling fluid of pH=10 at room temperature and 150 鈩，

本文編號：1684699