高强度钢应力腐蚀疲劳研究

发布时间：2017-08-05 04:13

  本文关键词：高强度钢应力腐蚀疲劳研究

  更多相关文章： 钻杆 腐蚀疲劳 S-N曲线 加载频率 SEM断口分析 腐蚀机理

【摘要】：随着国家对油气资源需求的不断增长,石油天然气勘探开发所面临的形势更趋复杂,深井、超深井等复杂井的钻探工作量也逐年增多,从而导致钻井作业的难度也越来越大,钻具服役工况越来越恶劣,钻具断裂的事故时有发生,其中由于腐蚀疲劳而导致的钻具断裂事故占有很大的比例这严重影响了钻井安全和钻井经济效益。本文以S135、V150、165三种钻杆材料为例,首先进行了常规力学性能测试,测得其力学性能符合API标准,然后利用旋转弯曲疲劳试验机对钻具试件进行有机盐钻井液环境中的腐蚀疲劳试验。在低应力水平范围内使用配对升降法进行试验,得到不同存活率和置信水平下的疲劳强度,在高应力水平范围内使用成组实验法进行试验,采用三参数Veibull分布模型对试验数据进行处理,得到不同存活率S-N曲线,并由此可以看出腐蚀疲劳的特征。本文研究了载荷加载频率对腐蚀疲劳的影响。以165钻杆材料为例,在不同加载频率(2Hz、30Hz、50Hz、)下进行腐蚀疲劳试验,采用三参数Weibull分布模型对试验数据进行处理,得到存活率为0.99时各应力水平下的疲劳寿命,并以此为基础数据绘制S-N曲线,对比发现,加载频率对165钻杆材料的腐蚀疲劳性能影响较大,随着加载频率的增大,疲劳寿命逐渐升高。本文分析了疲劳裂纹扩展的整个过程,并结合腐蚀作用,研究了影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素。利用扫描电子显微镜观察、分析试样断口,并根据能谱分析,得出疲劳试样的腐蚀主要为氧腐蚀,研究了氧腐蚀的腐蚀机理。结合钻井工程的现状,又分析了除氧腐蚀以外的其他腐蚀作用,并研究其腐蚀机理。
【关键词】：钻杆 腐蚀疲劳 S-N曲线 加载频率 SEM断口分析 腐蚀机理
【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
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-18
• 1.1 研究目的和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.2.1 国外研究现状9-12
• 1.2.2 国内研究现状12-15
• 1.3 本文研究内容和技术路线15-17
• 1.4 本文主要创新点17-18
• 第2章 腐蚀疲劳概述18-27
• 2.1 腐蚀疲劳的概念18
• 2.2 疲劳分类18-20
• 2.3 疲劳的S-N曲线20-23
• 2.4 腐蚀疲劳的特征23-24
• 2.5 腐蚀疲劳的影响因素24-26
• 2.5.1 环境因素25
• 2.5.2 力学因素25
• 2.5.3 材料特性25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 三种材料的腐蚀疲劳性能影响研究27-54
• 3.1 三种钻杆材料的常规力学性能测试27-32
• 3.1.1 硬度测试27
• 3.1.2 冲击性能测试27-30
• 3.1.3 拉伸性能测试30-32
• 3.2 三种钻杆材料的腐蚀疲劳性能研究32-51
• 3.2.1 试验材料及试样32-34
• 3.2.2 试验装置改进与试验方法34-35
• 3.2.3 疲劳强度的测定35-38
• 3.2.4 S-N曲线的测定38-51
• 3.3 试验结果分析51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 载荷加载频率对腐蚀疲劳的影响54-62
• 4.1 试验材料及方法54-55
• 4.2 试验结果55-60
• 4.3 试验结果分析60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 断口分析与腐蚀疲劳机理研究62-80
• 5.1 腐蚀疲劳裂纹扩展过程62-68
• 5.1.1 疲劳载荷类型62-63
• 5.1.2 腐蚀疲劳破坏扩展过程63-66
• 5.1.3 影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素66-68
• 5.2 断口分析68-71
• 5.2.1 宏观断口形貌68-69
• 5.2.2 微观断口分析69-71
• 5.3 腐蚀疲劳机理研究71-78
• 5.3.1 氧腐蚀71-73
• 5.3.2 其他腐蚀73-78
• 5.4 本章小结78-80
• 第6章 结论与建议80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 建议81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑修麟;;过载——延长疲劳寿命的有效方法[J];机械强度;1982年02期

2 ;提高汽车用弹簧钢疲劳寿命的研究[J];北京钢铁学院学报;1987年S3期

3 李好平;才庆魁;;激光处理钢疲劳寿命的函数表达[J];应用激光;1990年03期

4 ;用气体激振进行疲劳寿命试验的方法[J];航空工艺技术;1978年10期

5 黎廷新;U形膨胀节的低循环疲劳寿命[J];化工炼油机械通讯;1980年01期

6 王杰君;李绍庚;杨巧玲;;国内外轴承钢材质与接触疲劳寿命的研究[J];特殊钢;1983年01期

7 魏果能;徐玉兰;徐敏;;碳化物超细化处理对轴承钢接触疲劳寿命和耐磨性能的影响[J];冶金分析与测试(冶金物理测试分册);1983年06期

8 何则荣;间歇疲劳——(Ⅰ)卸幅静载间歇对软钢疲劳的影响[J];福州大学学报;1984年02期

9 钱逸,陈龙根;U形膨胀节的疲劳寿命[J];化工炼油机械;1984年03期

10 查传元,周则恭;带裂纹球罐疲劳寿命的概率分析[J];太原重型机械学院学报;1984年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 乔扬;陈海波;;高频噪声激励的结构声振疲劳寿命预报[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 王茜;高建岭;张宏涛;;复合材料修复含裂纹管道的疲劳寿命估计方法[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

3 刘志远;杨庆生;;有缺陷的薄壁圆筒疲劳数值模拟[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年

4 张伟;卢芳云;杨凯;魏东;;飞机结构损伤光固化复合材料疲劳寿命研究[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年

5 李辉;王佰超;张大舜;姜合萍;;扭力轴疲劳寿命影响因素分析[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年

6 张蕾;陈群志;宋恩鹏;;预腐蚀对某型飞机42框横梁疲劳寿命的影响[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集（二）[C];2007年

7 王逾涯;张蕾;陈群志;崔常京;;带孔钛合金壁板模拟件疲劳寿命研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

8 冀亚锋;张宏;毕宗岳;鲜林云;曹艳彬;王娣;王丽;;连续管井口疲劳寿命预测方法研究[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年

9 马常亮;朱亲强;张宪政;王波;;铆钉边距对搭接件疲劳寿命的影响[A];2013年中国航空学会结构强度专业学术交流会论文集[C];2013年

10 赵思聪;谢季佳;武晓雷;;表层梯度硬化材料的接触疲劳模型分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 重庆大学 龚士弘 盛光敏;震区用钢知识问答[N];中国冶金报;2002年

2 林立恒;阀门弹簧用线材特点[N];世界金属导报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 石燕栋;铝合金点焊接头疲劳性能与寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2013年

2 奚蔚;缺口件疲劳寿命分布及参数敏度分析[D];南京航空航天大学;2012年

3 蔡福海;起重机桁架臂疲劳寿命与可靠性研究[D];大连理工大学;2014年

4 闫晓亮;高速滚动轴承的混合润滑性能及疲劳寿命研究[D];北京理工大学;2014年

5 段红燕;不同载荷下缺口参数对轴类零件低周疲劳寿命的影响[D];兰州理工大学;2009年

6 郑淳;基于断裂力学的公路钢桥疲劳寿命可靠度方法研究[D];华南理工大学;2013年

7 弯艳玲;蜻蜓翅翼三维空间结构的动力学与疲劳寿命研究[D];吉林大学;2010年

8 肖建清;循环荷载作用下岩石疲劳特性的理论与实验研究[D];中南大学;2009年

9 王翔;48MnV退役曲轴剩余疲劳寿命测评技术研究[D];上海交通大学;2011年

10 罗明军;汽车后扭力梁振动疲劳数值分析与研究[D];南昌大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王聪;钢桁梁斜腹杆过焊孔细节的疲劳性能与疲劳寿命评估[D];西南交通大学;2015年

2 牟星s，

本文编号：623113