C110级油井管钢微观组织、力学性能和抗SSC性能研究
发布时间：2021-11-18 09:34
高性能C110级抗硫化物应力开裂（SSC）无缝油井管是支撑严酷腐蚀环境油气资源开发的关键材料。目前对该材料热处理工艺、马氏体微结构与使用性能之间关系的研究还不深入,认识尚不明晰,性能稳定性尚待提升。为此,本文设计制备了C110级抗SSC油井管用28CrMo48VTiB钢,对试验钢进行了890℃淬火+（600720℃×3090 min）系列回火处理。针对各样品,采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）等方法,对马氏体各微结构进行了表征;测试了拉伸、冲击和硬度等常规力学性能;通过双悬臂梁（DCB）试验,测试了SSC扩展长度Δa浸泡时间t关系曲线、SSC扩展速率da/dt瞬时应力强度因子(KIapplied)关系曲线,测定了SSC停止扩展的临界应力强度因子KISSC;采用Devanathan-Stachurski氢渗透试验,分析了氢的扩散行为。通过定量表征马氏体各微结构的强化贡献,揭示了强...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
H2S应力腐蚀开裂环境分区图
燕山大学工程博士学位论文，断裂具有延迟性，断口无明显塑性变形，其显微断口往纹扩展速度在 10-6~10-3mm/min 之间，介于均匀腐蚀断裂与开裂机理目前还没有一致的结论，但一致认为硫化物应力目前国际上比较认可的氢致开裂理论主要有：氢压理论、弱论、氢促进局部塑变导致脆断理论、以及氢致开裂综合机，与 Fe 共存时会发生如下电化学反应：
氢致开裂型理论[13]认为：如图1-2所示，阴极电化学反应发生后，在材料表面形成氢原子；在材料表面还因阳极电化学反应而形成疏松的硫化亚铁腐蚀产物。在大多数腐蚀发生情况下，大部分氢原子本应结合形成氢分子挥发，但硫化氢应力腐蚀过程中，因钢材表面吸附活性的硫化物阴离子腐蚀产物（HS-，S2-）具有“毒害”作用，致使大部分氢原子不能结合成分子氢而挥发，从而加速氢原子向钢中扩散，使其富集于晶界、位错、夹杂物、偏析带、大尺寸析出相等缺陷及应力集中位置，造成氢脆，引起材料的塑性和韧性下降，从而产生断裂。图 1-2 硫化物应力开裂（SSC）机理示意图Fig.1-2 Schematic illustration of Hydrogen sulfide stress cracking (SSC)有关氢致开裂理论中氢原子的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]井下油管腐蚀失效分析[J]. 吴贵阳,余华利,闫静,刘志德,杜国滨,霍绍全,曹军. 石油与天然气化工. 2016(02)
[2]EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用[J]. 钟振前,田志凌,杨春. 材料热处理学报. 2015(02)
[3]硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展[J]. 陈明,崔琦. 石油工程建设. 2010(05)
[4]C110钢级套管标准详解[J]. 赵鹏,潘存强,黄子阳. 世界钢铁. 2009(06)
[5]宝钢抗腐蚀系列油井管的开发[J]. 张忠铧,张春霞,殷光虹,谭谆礼. 宝钢技术. 2009(S1)
[6]H2S应力腐蚀的影响因素及预防措施[J]. 毕海斌. 甘肃科技. 2008(07)
[7]油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展[J]. 刘伟,蒲晓林,白小东,赵昊炜. 石油钻探技术. 2008(01)
[8]Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel[J]. Chunfang WANG Maoqiu WANG Jie SHI Weijun HUI Han DONG National Engineering Research Center of Advanced Steel Technology,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(05)
[9]影响低合金钢材抗H2S腐蚀的因素[J]. 吕建华,关小军,徐洪庆,关宇昕. 腐蚀科学与防护技术. 2006(02)
[10]油气田开发中H2S/CO2腐蚀研究进展[J]. 王成达,严密林,赵新伟,李平全,王辉. 西安石油大学学报(自然科学版). 2005(05)
本文编号：3502656
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
H2S应力腐蚀开裂环境分区图
燕山大学工程博士学位论文，断裂具有延迟性，断口无明显塑性变形，其显微断口往纹扩展速度在 10-6~10-3mm/min 之间，介于均匀腐蚀断裂与开裂机理目前还没有一致的结论，但一致认为硫化物应力目前国际上比较认可的氢致开裂理论主要有：氢压理论、弱论、氢促进局部塑变导致脆断理论、以及氢致开裂综合机，与 Fe 共存时会发生如下电化学反应：
氢致开裂型理论[13]认为：如图1-2所示，阴极电化学反应发生后，在材料表面形成氢原子；在材料表面还因阳极电化学反应而形成疏松的硫化亚铁腐蚀产物。在大多数腐蚀发生情况下，大部分氢原子本应结合形成氢分子挥发，但硫化氢应力腐蚀过程中，因钢材表面吸附活性的硫化物阴离子腐蚀产物（HS-，S2-）具有“毒害”作用，致使大部分氢原子不能结合成分子氢而挥发，从而加速氢原子向钢中扩散，使其富集于晶界、位错、夹杂物、偏析带、大尺寸析出相等缺陷及应力集中位置，造成氢脆，引起材料的塑性和韧性下降，从而产生断裂。图 1-2 硫化物应力开裂（SSC）机理示意图Fig.1-2 Schematic illustration of Hydrogen sulfide stress cracking (SSC)有关氢致开裂理论中氢原子的作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]井下油管腐蚀失效分析[J]. 吴贵阳,余华利,闫静,刘志德,杜国滨,霍绍全,曹军. 石油与天然气化工. 2016(02)
[2]EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用[J]. 钟振前,田志凌,杨春. 材料热处理学报. 2015(02)
[3]硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展[J]. 陈明,崔琦. 石油工程建设. 2010(05)
[4]C110钢级套管标准详解[J]. 赵鹏,潘存强,黄子阳. 世界钢铁. 2009(06)
[5]宝钢抗腐蚀系列油井管的开发[J]. 张忠铧,张春霞,殷光虹,谭谆礼. 宝钢技术. 2009(S1)
[6]H2S应力腐蚀的影响因素及预防措施[J]. 毕海斌. 甘肃科技. 2008(07)
[7]油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展[J]. 刘伟,蒲晓林,白小东,赵昊炜. 石油钻探技术. 2008(01)
[8]Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel[J]. Chunfang WANG Maoqiu WANG Jie SHI Weijun HUI Han DONG National Engineering Research Center of Advanced Steel Technology,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China. Journal of Materials Science & Technology. 2007(05)
[9]影响低合金钢材抗H2S腐蚀的因素[J]. 吕建华,关小军,徐洪庆,关宇昕. 腐蚀科学与防护技术. 2006(02)
[10]油气田开发中H2S/CO2腐蚀研究进展[J]. 王成达,严密林,赵新伟,李平全,王辉. 西安石油大学学报(自然科学版). 2005(05)
本文编号：3502656
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