油井管用028合金组织特征对腐蚀行为的影响规律研究

发布时间：2019-02-28 15:12

【摘要】：随着石油化工产业的快速发展,镍铁基耐蚀合金028凭借稳定的力学性能和良好的耐腐蚀性能的优势已经在相关产业中得到广泛地应用。但由于管材制备过程中出现晶粒尺寸不均匀、析出相等问题将会影响该类合金管材的使用性能尤其是耐腐蚀性能。为此,本文研究了合金的微观组织特征,诸如晶粒尺寸、析出相、晶粒取向和晶界特征对腐蚀行为的影响规律,进而提出了基于合金耐腐蚀性能提高的组织优化方向,从而为高性能耐蚀合金管材的生产提供指导。通过系统分析合金管材制备工艺各阶段的组织演变规律,以及成品管材在不同腐蚀环境中的腐蚀行为,明确了基于腐蚀性能的028合金管材的组织研究对象为晶粒尺寸、析出相、织构及晶界特征,以及外部环境敏感性条件包括C1-和H2SO4介质。内部组织对象和外部环境因素的明确,为合金组织特征与腐蚀行为之间关联性研究奠定基础。在此基础上,系统分析了C1-和H2SO4环境中不同晶粒尺寸的腐蚀行为,研究结果表明了028合金在富含Cl-的环境中不利于表面稳定钝化的本质,致使增大晶粒尺寸以减小高能量不稳定晶界密度有助于改善合金的耐蚀性能。而在H2SO4环境中,认为小晶粒高晶界密度的组织特征为合金钝化创造条件,表明小晶粒组织更有利于合金的钝化。进一步获得了合金中碳化物和。相含量与腐蚀行为间的量化关系及其对耐腐蚀性能的恶化程度,进而结合对腐蚀后表面形貌的特征分析,建立了存在析出相的合金腐蚀行为微电偶效应的模型,揭示了相析出行为对合金耐腐蚀性能的影响机理。通过对大量不同取向晶粒的点腐蚀行为分析,绘制了028合金不同取向晶粒点腐蚀敏感指数分布图,阐明了合金耐点腐蚀性能随晶粒取向的各向异性规律,提出了冷变形中通过提高ND//110和ND//111取向织构有助于合金耐腐蚀性能的改善。从而为提高合金耐腐蚀性能提供了冷加工组织设计的实验和理论依据。同时,结合管材的实际生产工艺,针对不同晶界结构特征的腐蚀行为进行分析,表明原子排列对称度高的低能量晶界CSLΣ3具有优异的耐腐蚀性能,明确了提高CSLE3晶界比例有利于降低晶界腐蚀敏感性从而提高合金的腐蚀抗力。并给出小变形量(20%)和中等变形量(50%)退火后CSLΣ3晶界比例的最大值均出现在再结晶基本完成但晶粒还未快速长大时所对应的退火工艺条件。为合金通过提高CSLE3晶界比例,改善耐腐蚀性能的退火工艺制定提供依据。总之,综合分析组织特征与合金腐蚀行为间关联性的研究结果,针对028合金管材制备过程,需在严格满足析出相要求的前提下依据腐蚀介质因素调整晶粒尺寸,具体针对C1-环境需大晶粒尺寸,而H28O4中可以增加晶界密度以利于合金钝化,冷变形可以通过增大ND//110和ND//111取向织构和提高CSLE3晶界比例来制定工艺参数。因此,研究结果可以为基于合金耐腐蚀性能提高的组织优化给出方向,并为合金设计和管材工艺制定提供指导。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG133.4

【参考文献】