1000MPa级低碳贝氏体抽油杆用钢的研制开发
发布时间：2021-10-19 01:22
伴随着国民经济的快速发展,我国原油需求量逐年增加。经过多年开采,我国油田的井深和井液腐蚀性（H2S、CO2和NaCl等）均呈上升趋势。抽油杆是开采原油过程中的关键提升部件。在低成本的前提下,提高抽油杆的强度、韧性、耐腐蚀性能和抗腐蚀疲劳性能是抽油杆用钢的重要发展方向。国外H级（高强度级别）抽油杆用钢主要采用Ni-Cr-Mo系调质合金钢,其成本较高；国内主要采用高Mn含量的Si-Mn-Mo系非调质贝氏体钢,成本有所下降,但组织和力学性能不稳定。本文基于粒状贝氏体强韧化机制,兼顾淬透性和耐蚀性,设计了一种低成本的Nb微合金化高Cr低Mo的Si-Mn-Cr-Mo-B系低碳贝氏体抽油杆用钢。通过大量实验室研究、工业生产实践和用户应用,最终成功开发了一种综合力学性能优良、性能稳定的H级贝氏体抽油杆用钢。用这种钢加工制成的抽油杆抗拉强度Rm≥1000MPa、伸长率A200≥10%、冲击功Aku2≥60J,满足了H级抽油杆的标准要求。主要工作内容如下：利用Gleeble-2000热模拟试验机,研究了含Nb低碳贝氏体钢的热变形奥氏体晶粒的再结晶行为、变形后至贝氏体相变前奥氏体晶粒的长大行为以及冷却速度...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?３种钢的５０％存活率矿ＡＯｌｉｉ线??Ｋｇ．?１．３?Ｓ－Ｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｓｔｅｅｌ?ａｔ?５０％?ｓｕｒｖｉｖａｌ?ｒａｔｅ??
能力得到改善，从而提高材料的耐蚀性。??络作为是不诱钢的主要合金元素，其耐蚀性按照ｎ／８规律作跃进式的突变。随着络??含量的增加，不诱钢在氧化性介质中耐腐蚀能为相应增加。络能有效地提高钢的点蚀电??位值，降低钢对点蚀的敏感性。当络与巧配合使用时，抗点蚀效果更好。巧元素除了提??高耐点蚀性能，在低合金钢中还能提高钢的抗硫化物破裂能力，降低钢中Ｍ的活度，大??大降低钢的吸氨倾向。??不诱钢抗局部腐蚀性能可用点蚀当量ＰＲＥ?（Ｐｉ扣ｎｇ?Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）来定量表??示：??ＰＲＥＮ?＝?［Ｃｒ］?＋?１．５?［Ｍｏ］?＋?［Ｗ］?＋?［Ｎｂ］?＋?３０?［Ｎ］?（２－７）??本式适用于很宽的合金成分范围。点蚀当量值越高，钢的耐蚀性越高。??含络钢腐蚀产物膜对油套管钢有良好的保护作用。图２．１为不同络含量的油套管钢??遭受井液中的二氧化碳腐蚀后的腐蚀层示意图。??
在变形道次间隔时间内，回复软化先于再结晶发生，软化率约为１０％，而??软化率从１０％到９５％的软化过程主要是由再结晶引起的，当软化率达到约％％时，则??为完全再结晶。由图３．５可知，随着变形温度的提高，试验钢的软化率呈现上升趋势；随??着变形间隔时间的増加，软化率也呈现上升趋势。但在９００’Ｃ、９５０‘Ｃ和１００（ＴＣ变形时，??软化率曲线上出现了平台，即在间隔时间为１化至５化这段时间内，静态再结晶软化趋??势出现停滞。静态再结晶软化率曲线中出现的平台形状与妮、铁的碳氮化物颗粒的析出??有关ｔｉＭｌ。在微合金化元素中，魄被认为是延迟静态再结晶过程最有效的合金元素。静??态再结晶的激活能非常明显地受妮溶解、尤其是妮析出行为的影响。含妮钢变形后，经??过一定的保温时间（孕育期）开始析出Ｎｂ（Ｃ；Ｎ），变形程度越离（崎变能越高），析出??速度越快。细小的Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）析出相钉扎在奥氏体亚晶界和晶界，使晶界难Ｗ移动，因而??抑制并推迟再结晶的发生。???
【参考文献】：
期刊论文
[1]2013年 全球油气储量、石油产量增长平缓[J]. 梁刚,裴国平,王宇. 国际石油经济. 2014(Z1)
[2]25Cr2Ni4MoV钢大型锻件的组织与力学性能[J]. 谭立军,王峻乔,王庆群,陈新龙,周思柱. 金属热处理. 2014(01)
[3]35CrMo钢在酸性H2S环境中的应力腐蚀行为与机理[J]. 郝文魁,刘智勇,杜翠薇,李晓刚. 机械工程学报. 2014(04)
[4]30CrNi2MoV钢的组织遗传与晶粒细化[J]. 李安民. 金属热处理. 2013(04)
[5]点蚀演化及腐蚀疲劳裂纹成核的能量原理[J]. 黄小光,许金泉. 固体力学学报. 2013(01)
[6]新型低碳贝氏体钢的力学与腐蚀疲劳性能[J]. 易敏,王国栋,陈涛,王立峰,佟倩. 材料科学与工艺. 2012(06)
[7]回火温度对Si-Mn低碳贝氏体钢塑韧性的影响[J]. 易敏,王国栋,陈涛,王立峰,佟倩. 金属热处理. 2012(10)
[8]从中俄油气合作看我国石油战略储备的实施[J]. 孙仁金,董思学,邓雯婷. 改革与战略. 2012(06)
[9]回火温度对高强度低碳贝氏体钢组织与性能的影响[J]. 鲁修宇,刘静,贾涓,定治明,程吉浩,邓照军. 金属热处理. 2012(01)
[10]回火温度对Mn系低碳贝氏体钢的低温韧性的影响[J]. 高古辉,张寒,白秉哲. 金属学报. 2011(05)
博士论文
[1]低碳Mn系空冷贝氏体钢的强韧性优化研究[D]. 王勇围.清华大学 2009
本文编号：3443880
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３?３种钢的５０％存活率矿ＡＯｌｉｉ线??Ｋｇ．?１．３?Ｓ－Ｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｓｔｅｅｌ?ａｔ?５０％?ｓｕｒｖｉｖａｌ?ｒａｔｅ??
能力得到改善，从而提高材料的耐蚀性。??络作为是不诱钢的主要合金元素，其耐蚀性按照ｎ／８规律作跃进式的突变。随着络??含量的增加，不诱钢在氧化性介质中耐腐蚀能为相应增加。络能有效地提高钢的点蚀电??位值，降低钢对点蚀的敏感性。当络与巧配合使用时，抗点蚀效果更好。巧元素除了提??高耐点蚀性能，在低合金钢中还能提高钢的抗硫化物破裂能力，降低钢中Ｍ的活度，大??大降低钢的吸氨倾向。??不诱钢抗局部腐蚀性能可用点蚀当量ＰＲＥ?（Ｐｉ扣ｎｇ?Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）来定量表??示：??ＰＲＥＮ?＝?［Ｃｒ］?＋?１．５?［Ｍｏ］?＋?［Ｗ］?＋?［Ｎｂ］?＋?３０?［Ｎ］?（２－７）??本式适用于很宽的合金成分范围。点蚀当量值越高，钢的耐蚀性越高。??含络钢腐蚀产物膜对油套管钢有良好的保护作用。图２．１为不同络含量的油套管钢??遭受井液中的二氧化碳腐蚀后的腐蚀层示意图。??
在变形道次间隔时间内，回复软化先于再结晶发生，软化率约为１０％，而??软化率从１０％到９５％的软化过程主要是由再结晶引起的，当软化率达到约％％时，则??为完全再结晶。由图３．５可知，随着变形温度的提高，试验钢的软化率呈现上升趋势；随??着变形间隔时间的増加，软化率也呈现上升趋势。但在９００’Ｃ、９５０‘Ｃ和１００（ＴＣ变形时，??软化率曲线上出现了平台，即在间隔时间为１化至５化这段时间内，静态再结晶软化趋??势出现停滞。静态再结晶软化率曲线中出现的平台形状与妮、铁的碳氮化物颗粒的析出??有关ｔｉＭｌ。在微合金化元素中，魄被认为是延迟静态再结晶过程最有效的合金元素。静??态再结晶的激活能非常明显地受妮溶解、尤其是妮析出行为的影响。含妮钢变形后，经??过一定的保温时间（孕育期）开始析出Ｎｂ（Ｃ；Ｎ），变形程度越离（崎变能越高），析出??速度越快。细小的Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）析出相钉扎在奥氏体亚晶界和晶界，使晶界难Ｗ移动，因而??抑制并推迟再结晶的发生。???
【参考文献】：
期刊论文
[1]2013年 全球油气储量、石油产量增长平缓[J]. 梁刚,裴国平,王宇. 国际石油经济. 2014(Z1)
[2]25Cr2Ni4MoV钢大型锻件的组织与力学性能[J]. 谭立军,王峻乔,王庆群,陈新龙,周思柱. 金属热处理. 2014(01)
[3]35CrMo钢在酸性H2S环境中的应力腐蚀行为与机理[J]. 郝文魁,刘智勇,杜翠薇,李晓刚. 机械工程学报. 2014(04)
[4]30CrNi2MoV钢的组织遗传与晶粒细化[J]. 李安民. 金属热处理. 2013(04)
[5]点蚀演化及腐蚀疲劳裂纹成核的能量原理[J]. 黄小光,许金泉. 固体力学学报. 2013(01)
[6]新型低碳贝氏体钢的力学与腐蚀疲劳性能[J]. 易敏,王国栋,陈涛,王立峰,佟倩. 材料科学与工艺. 2012(06)
[7]回火温度对Si-Mn低碳贝氏体钢塑韧性的影响[J]. 易敏,王国栋,陈涛,王立峰,佟倩. 金属热处理. 2012(10)
[8]从中俄油气合作看我国石油战略储备的实施[J]. 孙仁金,董思学,邓雯婷. 改革与战略. 2012(06)
[9]回火温度对高强度低碳贝氏体钢组织与性能的影响[J]. 鲁修宇,刘静,贾涓,定治明,程吉浩,邓照军. 金属热处理. 2012(01)
[10]回火温度对Mn系低碳贝氏体钢的低温韧性的影响[J]. 高古辉,张寒,白秉哲. 金属学报. 2011(05)
博士论文
[1]低碳Mn系空冷贝氏体钢的强韧性优化研究[D]. 王勇围.清华大学 2009
本文编号：3443880
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3443880.html
