隔熱油管用鋼顯微組織和高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、經(jīng)濟發(fā)展對石油的需求量日益增長，隨著石油能源的不斷開發(fā)，易開采油井逐漸減少，稠油成為了石油開采業(yè)的重要組成部分。稠油的特點是粘度大，流動阻力大，使得稠油的開采難度較大。實際的開采過程當(dāng)中常有油井管失效斷裂事故發(fā)生，這就對所需要的開采設(shè)備提出了更高的性能要求，提高油管抗腐蝕性能、機械強度、延長油管使用壽命，成為當(dāng)前石油工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵任務(wù)。
　　油井管領(lǐng)域的研究大部分是通過合金化改善其抗CO2或H2S腐蝕性能，優(yōu)化油管的生產(chǎn)工藝提高其

2、生產(chǎn)效率，改善隔熱油管的隔熱效果或常溫下力學(xué)性能的提高，有關(guān)油管高溫力學(xué)性能或服役溫度下長期時效對其組織和性能的影響方面的研究還亟待進行。本文通過對幾種 API標(biāo)準(zhǔn)油管進行高溫瞬時拉伸實驗、350℃/400℃長期時效實驗、高溫蠕變實驗研究了其不同的高溫力學(xué)性能，得出以下結(jié)論：
　?。?）對N80-1、P110和N80-Q隔熱油管鋼的顯微組織特征進行了觀察分析，并分別在室溫、350℃和400℃保溫30min后進行了瞬時拉伸實驗，研究

3、了隔熱油管用鋼的力學(xué)性能在高溫環(huán)境下的變化情況。N80-1油管鋼的微觀組織是由鐵素體+珠光體組成，維氏硬度為234.8 HV，P110鋼為均勻的回火索氏體組織，但保留了馬氏體位向，硬度為305HV。在350℃下與室溫相比，N80-1強度降低最小，抗拉強度降低53MPa，屈服強度降低幅度為106MPa。在400℃下與室溫相比，各材料的抗拉強度與屈服強度降幅基本一致，N80-1降幅較小，P110降低最為明顯。N80-1的顯微組織（F+P）在

4、高溫下較為穩(wěn)定，高溫拉伸時強度降低較小。
　?。?）分別對 P110和N80-Q在350℃和400℃進行了1000h、2000h、5000h時效實驗，對比分析了顯微組織、晶界特征、硬度以及拉伸性能隨時效時間延長的變化規(guī)律。碳化物顆粒尺寸隨時效時間的延長逐漸長大，時效1000h后，開始發(fā)生再結(jié)晶生成細(xì)小晶粒，抗拉強度 Rm變化不大，室溫拉伸時的屈服強度 Rt0.6增大趨勢明顯；N80-Q油管鋼馬氏體板條內(nèi)的位錯發(fā)生回復(fù)，其內(nèi)的小角度

5、晶界大部分消失，抗拉強度Rm和屈服強度Rt0.5減??；時效2000h后，P110油管鋼大部分馬氏體板條被打碎，強度在時效1000h基礎(chǔ)上有所降低，延伸率有所增加；N80-Q油管開始形成再結(jié)晶細(xì)小晶粒，細(xì)小晶粒引起了細(xì)晶強化；5000 h時效后，馬氏體形貌基本消失,再結(jié)晶生成了等軸晶粒，碳化物顆粒尺寸長大明顯，強度明顯降低。
　?。?）在五組不同的溫度/應(yīng)力條件下分別對L80-1和P110進行高溫蠕變實驗，通過對兩種材料的五組高溫蠕