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N08028合金油井管固溶及冷作硬化工藝研究
隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展,在一次能源消費構(gòu)成中占主導地位的石油和天然氣需求不斷增長。近年來,世界范圍內(nèi)能源供應短缺日益嚴峻,開采重點正逐漸轉(zhuǎn)向海洋、深海和腐蝕介質(zhì)含量高的油氣資源。我國西南地區(qū)普光和羅家寨,美國德克薩斯MurrayFranklin、密西西比BlackJosephine及法國Lacq氣田等都是典型的酸性油氣田。一般而言,井深越深,溫度越高,壓力也越大。酸性油氣田除了含有H2S、CO2之外,某些還含有較高的Cl-。在這些因素的共同作用下,油氣工程用材從勘探開采到集輸各環(huán)節(jié)都會遭受嚴重的應力腐蝕、氫脆、電化學失重等破壞,輕則造成材料的穿孔和破裂,重則引發(fā)泄漏、井噴等嚴重的安全事故。為此,以N08028合金為代表的耐蝕材料在酸性油氣開采中得到了廣泛應用。
由于N08028合金中的Cr和Mo元素含量高,易形成金屬間化合物σ相,嚴重影響材料的耐H2S應力腐蝕能力。另外,作為單一奧氏體合金,固溶態(tài)N08028合金的強度指標無法滿足國際標準和用戶的使用要求(屈服強度要求760MPa以上),只有通過冷作硬化工藝形成高密度的晶體缺陷來起到強化作用。冷作硬化后各力學指標的變化規(guī)律對材料冷加工工藝的制定具有指導作用,因此需要通過冷變形試驗來開展規(guī)律性的研究。
試驗材料采用AOD精煉模鑄,電渣重熔后經(jīng)過均質(zhì)化處理,軋制開坯至500mm×500mm方錠,軋制溫度控制在1100~1200℃;然后徑鍛成Φ400mm管坯,徑鍛溫度與軋制溫度一致;徑鍛后入水冷卻;之后在1200~1220℃熱擠壓成Φ219mm×14mm管材。
沿徑向在原料外表面及中心取樣,分析其組織形貌。擠壓后觀察擠壓態(tài)管材的組織形貌;然后在敞開式火焰爐中固溶處理,采用1050℃、1100℃、1150℃、1200℃溫度固溶,保溫時間為20min、30min、40min,水冷。分析析出相的含量及形態(tài),確定最佳的固溶熱處理制度。
按照最佳固溶熱處理制度處理后,進行冷作硬化工藝研究,研究不同形變量與力學性能之間的關系,確立應力-應變方程,為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:
(1)N08028合金油井管的化學成分決定著該材質(zhì)存在明顯的析出傾向,冶煉澆注及鍛造冷卻過程無法避免析出相析出。
(2)擠壓過程可溶解管坯中的大尺寸析出相,但會產(chǎn)生彌散的二次析出相。研究了不同的固溶熱處理工藝對二次析出相的溶解規(guī)律,其試驗表明:在溫度達到1200℃時,保溫時間達到20min后,二次析出相可以完全溶解。
(3)冷作硬化可提高固溶處理后N08028合金油井管的力學性能;研究了其冷作硬化過程中應力-應變規(guī)律,建立了應力-應變方程。作為值得信賴的合作伙伴和高品質(zhì)金屬合金的半成品供應商,艾荔艾擁有完善的服務體系和專業(yè)的團隊。在同客戶交易的過程中,我們力求根據(jù)不同的應用需求將我們的產(chǎn)品做到精益求精。針對當前和未來的市場需求,艾荔艾致力于為客戶提供最佳的金屬材料解決方案。
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