SiC颗粒对钻杆用Al-Cu-Mg铝合金腐蚀行为及机理的影响机制

发布时间：2017-04-02 11:20

  本文关键词：SiC颗粒对钻杆用Al-Cu-Mg铝合金腐蚀行为及机理的影响机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝合金由于具有密度较低、比强度较高、柔性大、抗疲劳和优良的工艺性能等特点,成为了深井、超深井钻探所采用钻杆的优选材料之一。但是其存在硬度较低、耐磨性较差的缺点,通过加入SiC颗粒后形成的铝基复合材料则既具备了铝合金的优点又提高了其硬度和耐磨性。铝合金虽然在一般环境下比较耐腐蚀,但是在钻井环境中往往会由于接触地下水和钻井液中的Cl-进而导致点蚀和晶间腐蚀等腐蚀行为的发生,特别是在深井、超深井中的高温、高压环境下,腐蚀间题会更加严峻。所以对钻杆用铝合金及其复合材料腐蚀行为及SiC颗粒对其腐蚀行为及机理的影响机制的研究是非常有必要且意义重大的。本实验首先通过扫描电镜和能谱分析仪研究了SiC颗粒的加入对Al-Cu-Mg铝合金微观结构改变的影响作用。其次,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、XRD、 X-ray CT和电化学工作站等手段对Al-Cu-Mg铝合金和SiCp/Al-Cu-Mg复合材料在不同温度的3.5 wt.% NaCl溶液和聚磺钻井液中的均匀腐蚀行为、点蚀行为和晶间腐蚀行为进行对比分析研究。最后探讨了两种材料的腐蚀机理并研究SiC颗粒对铝合金腐蚀行为及机理的影响机制。研究表明：Al-Cu-Mg铝合金中存在的最主要的第二相为θ(CuAl2)相、S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相,SiCp/Al-Cu-Mg复合材料中存在的第二相主要为θ(CuAl2)相,SiC颗粒的加入抑制了S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相的生成,改变了其微观结构并提高了其耐蚀性能。Al-Cu-Mg铝合金和SiCp/Al-Cu-Mg复合材料在3.5 wt.% NaCl溶液与聚磺钻井液中初期发生了均匀腐蚀,腐蚀速率随着温度的升高而增大,随着时间的延长主要发生的为点蚀行为,并且随着温度的提高,点蚀坑的密度和深度均有所增加,特别是高温对材料的点蚀的发生和发展有明显促进作用。另外,在相同条件下两种材料在聚磺钻井液中的腐蚀程度明显较其在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀程度要轻。Al-Cu-Mg铝合金和SiCp/Al-Cu-Mg复合材料在NaCl+H2O2溶液中温度较高的时候会发生晶间腐蚀行为,晶间腐蚀深度随着温度的升高而增加。总体来说,SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的耐蚀性较Al-Cu-Mg铝合金的耐蚀性好。Al-Cu-Mg铝合金的腐蚀主要是在θ(CuAl2)相、S(Al2CuMg)相、T(AlZnMgCu)相和P(Mg2Si)相等第二相或者表面缺陷存在的区域优先开始发生,SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的腐蚀主要是在SiC颗粒周围的6(CuAl2):相附近或缺陷存在的区域发生,但SiC颗粒有抑制S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相析出并使析出的θ(CuAl2)相细化的作用,所以,总体来说,SiC颗粒的加入提高了Al-Cu-Mg铝合金的耐蚀性能。
【关键词】：Al-Cu-Mg铝合金 SiC_P-/Al-Cu-Mg复合材料 第二相 点蚀 晶间腐蚀
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE982;TG146.21
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 铝合金钻杆的优点和应用及研究现状9-11
• 1.2.1 铝合金钻杆的优点9-10
• 1.2.2 铝合金钻杆的应用及研究现状10-11
• 1.3 铝合金钻杆面临的挑战11-12
• 1.4 钻杆用铝合金及其复合材料腐蚀行为及机理研究现状12-17
• 1.5 本论文的主要研究内容及技术路线17-18
• 第2章 试验材料及试验方法18-22
• 2.1 试验材料18
• 2.2 试验方法18-22
• 2.2.1 均匀腐蚀试验方法18-19
• 2.2.2 点蚀试验方法19-20
• 2.2.3 晶间腐蚀试验方法20-21
• 2.2.4 微观结构分析方法21-22
• 第3章 SiC加入对Al-Cu-Mg铝合金微观结构的影响22-28
• 3.1 Al-Cu-Mg铝合金的微观结构22-24
• 3.2 SiCp/Al-Cu-Mg复合材料的微观结构24-26
• 3.3 SiC颗粒的加入对Al-Cu-Mg铝合金微观结构的影响作用26-28
• 第4章 Al-Cu-Mg铝合金与SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料的腐蚀行为研究28-77
• 4.1 Al-Cu-Mg铝合金及SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料均匀腐蚀行为研究28-32
• 4.1.1 Al-Cu-Mg及SiC_P/Al-Cu-Mg在3.5wt.% NaCl溶液中均匀腐蚀行为28-29
• 4.1.2 Al-Cu-Mg与SiC_P/Al-Cu-Mg在聚磺钻井液中均匀腐蚀行为29-30
• 4.1.3 Al-Cu-Mg铝合金与SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料均匀腐蚀行为分析30-32
• 4.2 Al-Cu-Mg铝合金与SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料点蚀行为及机理研究32-69
• 4.2.1 Al-Cu-Mg与SiC_P/Al-Cu-Mg在3.5wt.% NaCl溶液中点蚀行为研究32-45
• 4.2.1.1 Al-Cu-Mg铝合金在3.5 wt.% NaCl溶液中点蚀行为32-39
• 4.2.1.2 SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料在3.5wt.% NaCl溶液中点蚀行为39-45
• 4.2.2 Al-Cu-Mg与SiC_P/Al-Cu-Mg在聚磺钻井液中点蚀行为研究45-54
• 4.2.2.1 Al-Cu-Mg铝合金在聚磺钻井液中的点蚀行为45-49
• 4.2.2.2 SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料在聚磺钻井液中的点蚀行为49-54
• 4.2.3 Al-Cu-Mg铝合金和SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料点蚀行为对比研究54-59
• 4.2.4 Al-Cu-Mg铝合金和SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料点蚀机理探讨59-69
• 4.3 Al-Cu-Mg铝合金与SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料晶间腐蚀行为研究69-77
• 4.3.1 Al-Cu-Mg铝合金晶间腐蚀行为70-72
• 4.3.2 SiC_P/Al-Cu-Mg复合材料晶间腐蚀行为72-75
• 4.3.3 Al-Cu-Mg与SiCp/Al-Cu-Mg耐晶间腐蚀性能对比及机理探讨75-77
• 第5章 结论与展望77-79
• 5.1 研究结论77-78
• 5.2 今后研究工作展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 木二珍;李强;;SiC颗粒增强铝基复合材料中SiC颗粒体积分数的测定[J];热加工工艺;2013年12期

2 樊建中,姚忠凯,杜善义,王磊,杨改英,郭宏,李义春,张少明,石力开;SiC颗粒增强金属基复合材料弹性模量与界面结合状况关系研究[J];复合材料学报;1998年02期

3 郗雨林,张文兴,柴东琅,王秀苓;粉末冶金法制备SiC颗粒增强镁基复合材料工艺及性能的研究[J];热加工工艺;2001年05期

4 郭成,程羽,易树清,贾玉玺,宋余九;SiC颗粒增强金属基复合材料成形性能研究[J];塑性工程学报;1997年04期

5 王启宝，郭梦熊;SiC晶须合成中SiC颗粒的生成机理及特性[J];化工新型材料;1996年11期

6 刘忆,刘卫华,唐永华,訾树燕;钢基SiC颗粒增强复合材料耐磨锤头的研制[J];热加工工艺;2000年01期

7 黎阳;刘卫;陈璐;;不同粒度SiC颗粒低温制备SiC泡沫陶瓷的性能[J];人工晶体学报;2012年03期

8 梁艳峰;董晟全;杨通;;自蔓延高温合成法(SHS)制备SiC颗粒[J];特种铸造及有色合金;2011年01期

9 任旭芳,刘玉先;SiC颗粒增强LD_2基复合材料界面反应产物研究[J];物理测试;1998年01期

10 张锐,高濂,虞玲,郭景坤;粒度分布对Cu包覆SiC颗粒相分布均匀性的影响[J];无机材料学报;2002年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 唐晓亮;刘昌明;张雷;潘登良;;SiC颗粒自增粘熔体发泡法制备泡沫铝铸锭的组织及其特征分析[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 郭晓华;SiC颗粒对钻杆用Al-Cu-Mg铝合金腐蚀行为及机理的影响机制[D];西南石油大学;2016年

2 梁立超;SiC颗粒增强镁基复合材料的显微组织及其力学行为[D];沈阳工业大学;2006年

3 李倩;SiC颗粒增强镁基/铝基复合材料的制备[D];吉林大学;2013年

4 侯德宝;粉末挤压法制备SiC颗粒增强镁基复合材料的研究[D];东北大学;2008年

5 李小琳;外加纳米SiC颗粒对Q235钢组织和性能的影响[D];沈阳大学;2009年

  本文关键词：SiC颗粒对钻杆用Al-Cu-Mg铝合金腐蚀行为及机理的影响机制，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282412