纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理

目的 提高D16T铝合金的耐磨损性能。方法 通过向硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系中添加2 g/L纳米TiO2添加剂,利用微弧氧化技术在其表面制备微弧氧化陶瓷膜。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度计、厚度测试仪、摩擦磨损试验机等,研究了纳米TiO2添加剂对D16T铝合金微弧氧化膜的结构和耐磨损性能的影响及机理。结果 纳米TiO2的添加使得微弧氧化膜层的表面变得更加平整、致密,具有更少的微孔和裂纹,大大改善了膜层结构。相比于未添加纳米TiO2的电解液中制得的微弧氧化膜,在含纳米TiO2的电解液中所制得的微弧氧化膜中有新相TiO2生成,并且促使更多的α-Al2O3相和γ-Al2O3相生成,使膜层厚度得到明显增加,膜厚达31.2 μm,显微硬度也得到显著提高,达510HV。纳米TiO2的添加,降低了D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数,平均摩擦系数为0.45,明显低于不含纳米TiO2的D16T微弧氧化膜层试样的摩擦系数（0.75）。结论 加入到电解液中的纳米TiO2在微弧氧化反应过程中已进入到所形成的氧化膜层,并且填充了膜层中的微孔和裂纹,改善了膜层结构,增加了膜层厚度,显著提高了微弧氧化膜层的显微硬度和耐磨损性能。     

三维分支井轨迹设计方法研究

分支井轨迹设计中涉及到主井眼和分支井眼的设计.本文在分析总结现有的各种定向井设计方法的基础上,对三维分支井轨迹设计做了详细的研究,并应用空间斜平面上的圆弧轨道设计方法,进行了详细的模型分析和理论推导,最终得出了一套实用的三维分支井的设计理论和方法.运用此方法得到了分支井主井眼和一组分支井眼的轨迹分段数据,并得到了三维轨迹的垂直投影图和水平投影图,验证了模型的可行性.     

瓜儿豆胶接枝AMPS在CO_2环境中对J55钢的缓蚀作用

通过使用瓜儿豆胶和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为原料合成了瓜儿豆胶接枝AMPS(GGAMPS),并通过傅里叶红外光谱、失重法、电化学方法和扫描电子显微镜等方法考察其在3.5%NaCl的饱和CO_2溶液中对J55钢片的缓蚀作用及其表面形貌,并通过等温吸附模型研究了GG-AMPS在J55钢表面的吸附类型。结果表明,GG-AMPS对J55钢在含3.5%NaCl的饱和CO_2溶液中具有一定的缓蚀作用,能够有效抑制J55钢的腐蚀;其缓蚀效率随着缓蚀剂含量的增大而提高,且浓度一定时,温度升高,缓蚀效率逐渐下降;当加入800mg/L缓蚀剂时,缓蚀效率分别根据电化学阻抗谱和极化曲线计算所得达到了80.40%和89.23%;通过扫描电子显微镜(SEM)也表明,GG-AMPS的缓蚀效果良好;该缓蚀剂在J55钢表面的吸附是自发过程,主要为物理吸附。     

温度对N80钢在饱和CO2模拟地层水下腐蚀行为的影响及机理

目的 研究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中于不同温度下的腐蚀行为及腐蚀特征,探究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中的腐蚀规律及机理。方法 利用高温高压釜对N80钢在不同温度(60、90、120 ℃)的饱和CO2模拟油田地层水中浸泡96 h的失重腐蚀进行测试,并用电化学分析仪对其进行相同条件下的宏观电化学测试。采用XRD、SEM、EDS对N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相结构、表面形貌、元素组成及腐蚀产物去除后基体表面的腐蚀形貌进行分析。结果 N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中所形成的腐蚀产物主要由FeCO3和溶液介质中的结晶盐CaCO3组成。温度影响腐蚀产物膜的形貌特征、晶粒尺寸及其致密度变化,导致基体发生不同程度的腐蚀。60 ℃时,表面生成的腐蚀产物膜均匀覆盖于基体表面,产物膜膜层平整、致密,去除腐蚀产物后,表面有少量点蚀坑;温度升至90 ℃时,基体表面覆盖的腐蚀产物凹凸不平,晶粒粗大,排列较乱,规则性差于60 ℃下的腐蚀产物,腐蚀产物去除后,发现基体表面有大片蚀坑群,发生连片腐蚀;120 ℃时,腐蚀产物晶粒减少,覆盖不均,具有明显蚀孔和裂纹,部分腐蚀产物脱落,去除腐蚀产物后的基体表面出现大面积蚀坑,发生严重腐蚀。N80钢的腐蚀速率由60 ℃时的0.021 0 g/(m².h)增至90 ℃时的0.036 0 g/(m².h),至120 ℃时的0.044 4 g/(m².h)。N80钢的自腐蚀电流密度由60 ℃时的1.362 3× 10^?6 A/cm²增至90 ℃时的1.427 3×10^?6 A/cm²,至120 ℃时的1.785 1×10^?6 A/cm²,但其自腐蚀电位则随温度的增加而减小。结论 随腐蚀温度增加,N80钢表面所生成的腐蚀产物膜变得较疏松,且膜层含较多微孔与裂纹,腐蚀速率持续增加,N80钢腐蚀加重。     

硫化氢环境下G-105 和S-135 钻杆的低载多冲疲劳性能测试

针对钻杆材料在钻井工程中因承受小能量多次冲击载荷作用而出现的刺穿、断裂等失效情况,提出了对钻杆材料进行评价的一种低载多冲实验方法,应用该方法对G-105 和S-135 钻杆材料进行了测试。在没有腐蚀介质的环境中,改变单次冲击能量的测试结果表明,随着单次冲击能量的增大,G-105 和S-135 钻杆材料的低载多冲抗力下降到了原来的22.2% 和28.7%, 钻杆的低载多冲抗力下降显著。在硫化氢环境中,采用NACE TM 0177-96 标准A 溶液分别对G-105 和S-135 钻杆试片浸泡不同的时间,并在2.21 J 的单次冲击功作用下开展了低载多冲测试,结果表明两种钻杆材料的低载多冲抗力随着硫化氢腐蚀时间的延长分别下降到了原来的49.8% 和46.9%,且钢级更高的S-135 对腐蚀环境更为敏感。另外,选取典型的冲断断口进行了微观形貌观察与分析,发现了导致破断的脆化相。以上实验结果均表明这种低载多冲实验方法能够较明显地还原钻杆在工作过程中的实际失效情况,尤其是在含有硫化氢腐蚀介质中的失效规律。     

苦丁茶提取物对N80钢的缓蚀作用

采用傅里叶变换红外光谱、气相色谱-质谱、电化学阻抗谱、极化曲线和扫描电子显微镜研究了苦丁茶(KDC)提取物在含3.5%NaCl(质量分数)和饱和CO_2溶液中对N80钢的缓蚀作用。结果表明:苦丁茶提取物属于混合型缓蚀剂;该缓蚀剂对N80钢在含3.5%NaCl和饱和CO_2溶液中具有一定的缓蚀作用,能够有效抑制N80钢的腐蚀;缓蚀率随着缓蚀剂含量的增大而提高,当加入4%(体积分数)苦丁茶缓蚀剂时,根据极化曲线和电化学阻抗谱计算得到的缓蚀率分别达到了92.47%和96.90%。     

泥浆膜在大气环境下对钻杆的腐蚀机理研究

采用高温高压釜模拟研究塔里木油田现场环境所用聚磺体系钻井液对S135钻杆的腐蚀行为及腐蚀机理.通过对表面黏附有泥饼的挂片进行XRD和SEM观察,分析钻杆表面黏附的泥饼形貌特征及腐蚀行为.结果表明:S135钻杆发生了局部氧腐蚀,特征为溃疡状腐蚀、局部连片腐蚀和深坑蚀.腐蚀产物主要是正交(斜方)晶系的针铁矿.钻杆腐蚀的主要...     

热处理对TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

对TC4钛合金进行不同热处理工艺处理,并观察分析了不同工艺处理后TC4钛合金的金相显微组织。通过拉伸、示波冲击试验,分析研究了固溶处理和时效处理对TC4钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。结果表明,TC4钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,具有片层状β相和小针丛状α相组织可获得较高综合性能。断口ESEM分析表明断裂特征为韧窝状穿晶韧性断裂。     

玻璃钢动态结垢机理和评价方法

为了解决玻璃钢管道输油结垢问题并找到抑制结垢的控制措施,研制了一种动态结垢评价装置及评价方法,并开展了玻璃钢动态结垢实验,研究了玻璃钢在不同温度、不同流速及不同时间下的动态结垢规律以及不同条件下结垢的形貌特征和组成,利用灰色关联度法分析了温度和流速对玻璃钢结垢影响的相关性。研究结果表明,该装置和试验方法简便可靠,数据准确;温度越高、时间越长,结垢量越多,晶粒越大,硬度越低;流速增加,结垢量先随之增大,然后急剧减小,再缓慢减小;温度和流速对结垢的影响最大,且温度的影响大于流速;溶液中Mg²⁺对针状文石形成起促进作用,而对方解石起抑制作用,Fe²⁺对结垢量无明显影响,但有利于柱状方解石的形成,垢层晶粒掺入两种离子均对方解石有一定的硬化作用。     

含水泥环的变形套管修复过程实验

油气田现场经常凭经验确定旋压整形器修复变形套管所需的修复力和扭矩,而不合理的整形力或扭矩容易造成变形套管和周围水泥环的二次损伤及卡钻事故。为此,在YAW-200压力试验机上分别制作了无水泥环(水泥环完全损伤)、水泥环部分损伤和水泥环未损伤等3种类型的P110SS变形套管,并采用?126 mm和?133 mm的2种旋压整形器对3种变形套管进行整形测试,得到了变形套管整形所需的整形力和修复扭矩、变形套管回弹量的测试数据。实验结果表明:(1)修复过程中整形力与扭矩整形时间的关系密切——弹性变形阶段,随修复时间增加环向应变呈线性增加,整形力和扭矩早期呈缓慢增加后期保持不变,塑性变形阶段套管开始屈服,随修复时间增加环向应变呈非线性增加,整形力和扭矩急剧降低,直到整形工具通过变形套管,直到整形力和扭矩降低到最低为止;(2)修复后的回弹量不可避免且较大(2.90~3.04 mm),表明水泥环的损伤程度对变形套管的修复具有较大影响;(3)水泥环未损伤的变形套管修复所需机械载荷大于水泥环部分损伤变形套管所需机械载荷,带水泥环变形套管修复所需机械载荷大于无水泥环变形套管所需的机械载荷。