P110H钢的高温拉伸性能及断裂机理

发布时间：2021-02-05 21:00

　　根据热采井的服役温度,对P110H热采套管钢进行了高温拉伸试验,并对不同温度下的断口形貌进行了观察,分析了由于温度影响而引起的断裂机理变化。结果表明:随着温度的升高,P110H钢的屈服强度显著下降,而抗拉强度下降并不明显,屈强比随温度升高而降低。在高温的影响下,其断裂过程由微孔聚合诱发剪切扩展断裂的组合断裂过程转变为微孔聚合为主导的韧性断裂过程,其主要原因是由于高温使位错激活能增加,提高了材料的塑性变形能力。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(04)北大核心

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【部分图文】：

拉伸试样尺寸

P110H钢的主要组织为回火索氏体，如图2(a)所示，其中，包含密集的针状铁素体和大量的渗碳体析出相。在图2(b)中，针状铁素体呈现明显的灰黑色线条，并且能够观察到其表现出明显不同的方位角取向，不同取向的针状铁素体边界为原奥氏体晶界，其内部的针状铁素体宽度小于2μm。2.2 温度对拉伸性能的影响

P110H钢在不同温度下的拉伸应力-应变曲线如图3所示。20℃和150℃时，弹性阶段结束后，存在明显的屈服点，屈服后应力随应变增加较小，在到达抗拉强度后，应力快速下降，直至断裂。而在250℃和350℃时，弹性阶段结束后，屈服点消失，平滑地转为塑性变形阶段。在塑性阶段变形时，应力-应变曲线并不平滑，见图3中放大图所示，20、120和250℃时，有高频小幅的应力变化，说明存在微弱的应变时效特性，而在350℃时，每经过一部分变形后就出现较为明显的应力突降点，如图3放大图圆圈中所示，说明发生较为明显的应变时效，而在普通的P110钢中则不存在应变时效特性。在前期的研究中发现，80钢级的热采套管钢也存在应变时效特性，而普通80钢级的套管钢则不存在此特性，其原因为Cr、Mo等固溶元素的加入影响了位错的运动特性，从而在特定温度发生应变时效特性[14-15]。80钢级的热采套管钢与P110H钢具有相似的微观组织，同为回火索氏体，因此，P110H钢的应变时效特性也应与Cr、Mo等固溶元素相关。不同温度下，P110H钢的拉伸性能如图4(a)所示。其屈服强度随温度变化发生显著下降，在20℃室温时，屈服强度为990 MPa，而当温度达到350℃时，屈服强度只剩885 MPa，比室温时下降了10.6%，屈服强度与温度之间近似为线性关系。而对于抗拉强度，也随温度升高而下降，但其降低程度有限，远小于屈服强度的降低幅度，因此，P110H钢的屈强比随温度上升而降低，如图4(b)所示。在20℃室温时屈强比为0.93，而在350℃时屈强比下降至0.87，说明在弹性阶段后材料在塑性阶段的变形能力增加，其均匀伸长率随着温度的上升而增大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]80SH钢中温临界应力条件下的稳态蠕变速率与机理[J]. 魏文澜,王航,韩礼红,冯耀荣,冯春.  金属热处理. 2019(03)
[2]稠油热采不同开发技术潜力评价[J]. 顾浩,孙建芳,秦学杰,董翠,李洪毅,郑昕.  油气地质与采收率. 2018(03)
[3]稠油热采井套管柱应变设计方法[J]. 王建军,杨尚谕,薛承文,韩礼红,王航.  中国石油大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]稠油蒸汽吞吐热采井套管柱应变设计方法[J]. 韩礼红,谢斌,王航,王建军,田志华.  钢管. 2016(03)
[5]10Cr3Mo钢与N80钢的高温力学性能[J]. 魏文澜,韩礼红,王建国,王航,冯耀荣.  金属热处理. 2016(02)
[6]油气井管柱完整性技术研究进展与展望[J]. 冯耀荣,韩礼红,张福祥,白真权,刘文红.  天然气工业. 2014(11)
[7]热采井套损机理及套管强度优化设计[J]. 贾江鸿.  中国安全生产科学技术. 2011(09)
[8]稠油热采高效驱油技术应用研究[J]. 罗全民,张清军,罗晓惠,孙瑞云,殷付栓.  石油天然气学报. 2010(03)
[9]P110级25MnV钢石油套管热处理工艺的优化[J]. 李亚欣,刘雅政,赵金锋,邹喜洋,唐应波.  特殊钢. 2009(06)
[10]稠油热采技术现状及发展趋势[J]. 王大为,周耐强,牟凯.  西部探矿工程. 2008(12)



本文编号：3019572