石油钻杆摩擦焊焊缝的冲击韧度影响因素

石油钻杆摩擦焊焊缝的冲击韧度是衡量焊缝质量的一个重要指标。分析了原材料的纯净度、接头和管端的预处理、焊接和热处理工艺、试样尺寸及试验条件等对焊缝冲击韧度的影响。提出提高原材料的纯净度、对接头和管端进行预处理、合理设计焊接与热处理工艺均会提高焊缝的冲击韧度。     

回火方式对调质高强度钢组织和性能的影响

为改善高强度钢的塑性和韧性,对同一种低合金高强度钢进行两种不同回火方式的调质处理,淬火+缓慢加热回火的传统调质与淬火+感应加热回火的新调质工艺,分析该工艺对钢的组织与性能的影响.利用扫描电镜和透射电镜观察组织及析出物的变化,采用X射线衍射仪分析了钢中残余奥氏体体积分数.结果表明:两种工艺下,钢的组织均为板条宽300～500 nm左右的马氏体组织,感应加热回火调质工艺处理后,板条组织明显,析出物大多约为20 nm,比传统调质处理后的细小;两种不同热处理工艺均能提高钢的屈服强度.感应加热至500℃回火后试验钢具有16%以上的延伸率,-40℃冲击功达到32 J,优于传统调质工艺处理钢板的综合性能.感应加热回火能获得更多小尺寸析出物和更多的残余奥氏体,有利于改善钢的塑性和韧性.     

石油钻杆用7xxx系铝合金微观组织和性能的研究进展

铝合金具有密度低、强度高、耐酸性气体腐蚀等优点,其在石油钻探领域的应用优势逐渐引起了国内外学者的重视。铝合金石油钻杆在美国、俄罗斯等少数发达国家已被应用于钻探领域数十年,然而我国对铝合金石油钻杆的研究起步较晚,目前主要依靠进口,这极大地限制了我国钻采工业的发展,因此实现自主研发超强耐蚀铝合金钻杆具有很高的社会意义和经济效益。Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金属于7xxx系铝合金,因具有很高的抗拉强度、较好的耐腐蚀性和高温冲击韧性,已成为当下最具发展潜力的铝合金钻杆用材料,也是我国近几年对高性能铝合金钻具材料的主要研究方向。7xxx系铝合金的主要析出强化相是弥散分布的GP区和η'相。众所周知,合金的成分和组织决定其性能,因而通过改变热处理工艺和合金成分可以调控铝合金材料的性能。铝合金的热处理工艺流程主要包括均匀化、固溶和时效处理等。目前均匀化倾向于采用多级热处理制度,热处理后材料不仅会得到更为弥散细小的析出相,合金在后续热加工过程中的再结晶行为也会受到抑制。热变形后再经双级或多级固溶,合金中残余过剩相可有效溶解,其稳定性和综合性能得到提高。时效处理作为较关键的热处理步骤,也从传统单级处理向多级转变,一种新型的回归再时效(RRA)制度综合了单级和双级时效的优点,在保持铝合金较高强度的同时,又可获得较高的腐蚀抗力。因此,探索合适的热处理制度对提高钻杆用铝合金材料的综合性能有深刻的影响。另外,优化合金成分也是提高铝合金性能的重要方式。研究发现,将石油钻杆用7xxx系铝合金的成分大致控制在Al-6～6.5Zn-2.0～2.8Mg-1.6～2.0Cu范围内,其可获得较优的综合性能。此外,引入新的微合金元素,如Mn、Zr、Cr及稀土元素等,可以显著细化铝合金晶粒,提高其再结晶温度,从而提高它的耐热性和耐腐蚀性,使其更好地满足石油钻杆在实际工况中的服役要求。7xxx系铝合金虽具有诸多性能优势,但其在富氯气氛环境中耐蚀性较差,易发生应力腐蚀开裂,在海洋钻探领域服役时存在一定的失效风险。另外,7xxx系铝合金耐冲蚀磨损能力差,在钻探过程中易产生磨损,从而缩短了其使用寿命。今后的工作重点应从成分设计、材料制备及热处理工艺等方面来提高铝合金钻杆的高温强度,同时系统深入探讨上述因素对材料力学性能、电化学性能、耐磨性能的影响,并就这些性能的优化机理展开基础研究。本文综述了国内外铝合金石油钻杆的研究现状、性能特点和生产工艺,重点归纳了钻杆用7xxx系铝合金的时效析出过程及其微合金化研究方面的进展,阐述了固溶和时效等热处理对7xxx系铝合金综合性能的影响,分析了铝合金石油钻杆耐腐蚀性能及磨损行为的表现。在此基础上,对我国石油钻杆用7xxx系铝合金目前存在的问题以及日后的发展方向进行了展望。     

回火温度对含钒ULCB钢组织及析出的影响

利用热模拟技术并结合SEM和TEM分析方法,研究了含钒超低碳贝氏体钢(ULCB)在轧后快速加热回火过程中不同回火温度对其组织、显微硬度及析出行为的影响.结果表明:未经回火的试验钢组织为板条贝氏体+粒状贝氏体;经高温回火后,组织中出现了多边形铁素体,随回火温度的增加,板条贝氏体数量减少,多边形铁素体数量增加.在600℃以下回火时,析出相主要是沿位错析出;在600℃以上时,以晶界析出和沿位错线析出两种方式存在.高的加热速率、较短的保温时间不利于位错的回复消失以及碳元素和钒元素的扩散,故随回火温度的增加,析出相的数量增多,但尺寸变化不明显.基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种是只含有V,尺寸在15～20 nm的V(C,N);另一种含有V、Cr两种元素,尺寸在10 nm以下具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相.当回火温度为600℃时,试验钢具有最高的硬度值,332 HV.试验钢硬度的变化是回火后贝氏体组织粗化、位错亚结构的回复软化以及第二相析出的强化机制综合作用的结果.     

低碳微合金石油储罐钢回火工艺研究

以含0.012Ti大型石油储罐用钢为研究对象,分析了不同回火温度对淬火后的石油储罐用钢性能和组织的影响.结果表明回火时间相同,随回火温度的升高,钢板力学性能变化趋势并非单调性,硬度和强度先升高后降低,韧性和塑性先降低后升高.在605～635℃窄区间回火温度对金相组织演变的差异较小,没有出现本质上的不同.原轧态淬火钢经回火后的显微组织由板条贝氏体+马氏体组织逐渐转变为粒状贝氏体、板条贝氏体及回火马氏体混合组织,板条边界依然清晰可见,说明回火过程只发生回复并没有再结晶.     

石油钻杆接头螺纹粘扣原因分析及预防措施

在钻井过程中接头螺纹粘扣是最常见的损伤失效形式,由于部分钻杆因螺纹卸不开扣,严重时不得不采取用气割割开的办法,严重影响了钻井生产,造成了一定的经济损失。提高钻杆接头螺纹的抗粘扣性和预防螺纹粘扣具有重要意义。     

低焊接裂纹敏感性钢回火组织及力学性能研究

为优高强度低焊接裂纹敏感性钢的力学性能,对其热轧态钢板进行了不同温度的回火实验.通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了回火显微组织的演变特征,并结合相应的力学性能检测手段分析了不同回火温度下显微组织与力学性能的关系.结果表明,550℃回火后屈服强度和抗拉强度较热轧态强度分别提高了115和30 MPa,平均冲击功提高了...     

回火温度对X90管线钢焊接接头组织性能的影响

对X90管线钢埋弧焊焊接接头在500~600℃高温回火处理,之后进行拉伸、硬度和冲击测试,并利用扫描电镜对焊接接头显微组织及断口进行分析。结果表明,回火处理后的试样组织多边形类晶粒增多,且M/A组织逐渐分解;其中抗拉强度在回火温度为600℃时下降幅度最大;冲击韧性在550℃时达到峰值208.70J,提高了41.9%;回火温度在500~600℃时,试样呈软化-硬化的规律。试验结果表明,经过550℃热处理后的焊接接头塑韧性得到明显改善,其具有良好的综合性能,这一好的性能归因于组织内M/A淬硬相的分解、位错的重组合并及较少的析出相。     

感应淬火热处理工艺对10CrNi3MoV对称球扁钢力学性能的影响

研究了感应淬火热处理工艺对10CrNi3MoV对称球扁钢力学性能的影响。结果表明,10CrNi3MoV对称球扁钢的淬火温度随着感应淬火轨道频率的提高而显著降低,控制轨道频率7～11 Hz,即可控制球扁钢加热温度840～890℃。感应淬火温度和淬火水量对球扁钢的力学性能存在显著影响,随着感应淬火温度的提高以及淬火水量的降低,腹板部位的屈服强度显著降低,低温韧性变化不明显。二次调质热处理时钢的屈服强度显著降低,应提高钢的奥氏体化温度及奥氏体化均匀程度。感应加热淬火时,高温停留时间短,奥氏体化程度低,淬火后获得了细小的马氏体和贝氏体混合组织,钢的屈服强度较加热炉加热显著提高。     

G105石油钻杆表面等离子渗氮组织和耐磨耐蚀性能分析

为了提高G105石油钻杆表面的耐磨耐蚀性能,通过在钻杆内部插入辅助阳极的等离子渗氮工艺对其表面进行处理,研究了不同测点深度对渗氮层组织和耐磨耐蚀性能的影响。研究结果表明:随着测点深度的增加,钻杆表面的温度表现出先增加后降低的变化规律,最大值发生在测点2。测点1～3部位形成了部分白亮层与扩散层,在白亮层中与试样表面平行的区域产生了黑色富氮层。按照从外往里的方向,渗层内的氮含量不断减小,在扩散阶段氮原子和铁原子发生结合并生成金属间化合物。通过离子渗氮处理后,试样腐蚀速率降低,渗层可以发挥良好的抗腐蚀性能,有效增强基体的耐蚀性。渗氮层摩擦系数减小至接近0.500的状态,随位置深度增加磨损率逐渐增大。在测点1～3部位磨痕表面较光滑平整,没有出现明显的犁沟、划痕等现象。     

天然气井钻杆悬挂器断裂分析

某油田天然气井的钻杆悬挂器（套筒）在使用过程中发生断裂失效事故,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试、断口分析、微区成分分析等方法对断裂件进行了分析。结果表明：该1Cr13钢悬挂器淬火后未经高温回火,不符合调质热处理工艺的技术要求。基体中的淬火马氏体组织硬度过高,残余内应力大,沿晶界及亚晶界聚集分布的颗粒状未溶碳化物（Fe,Cr）23C6降低了钢的抗蚀性。该套筒内联上接头的螺纹部位薄壁存在周向拉应力,使用时在高压天然气作用下,筒壁沿圆周方向附加有横向拉应力。套筒内部环境为湿硫化氢的天然气介质,结果导致该悬挂器沿纵向产生应力腐蚀断裂。     

不同热处理对钻杆材料硫化氢应力腐蚀性能的影响

随着酸性油气田的陆续出现,钻杆在酸性环境下腐蚀性能的研究显得尤为重要。通过拉伸试验、冲击试验、硬度测试及硫化氢应力腐蚀试验(SSC)等对不同热处理后V150钻杆材料的硫化氢应力腐蚀性能进行了研究。结果表明:热处理可以提高V150钻杆材料的抗硫化氢应力腐蚀性能;在淬火温度一定的情况下,抗拉强度、屈服强度及硬度随回火温度的升高呈逐渐降低的趋势,冲击韧性呈逐渐升高的趋势;抗SSC性能随着回火温度的升高逐渐提高;夹杂和缺陷是导致V150钻杆材料抗SSC性能降低的主要原因。     

氧化时间对钛合金钻杆微弧氧化膜层结构和性能的影响

采用脉冲直流微弧氧化方法在钛合金钻杆表面制备了不同氧化时间下的TiO_2陶瓷膜层,用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、球盘摩擦试验机及电化学工作站等分析了膜层的形貌、结构、组成以及膜层的硬度、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明,随着氧化时间的延长,膜层的厚度增加,但膜层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性先增加后降低。经不同氧化时间处理后,膜层的相结构主要由金红石型TiO_2和锐钛矿型TiO_2组成,此外还含有少量的Al2TiO5晶体和SiO_2非晶态。微观形貌分析表明,随着氧化时间延长,膜层表面粗糙度延长。在本实验条件下,当氧化时间为40min时,微弧氧化膜层的综合性能较好。     

竖直多钻孔地埋管传热数学模型的建立与验证

通过解析解模型来对多钻孔地埋管换热器的传热进行建模,并将传热模型计算得到的理论地埋管换热器进出口平均水温,与实际测试的地埋管换热器进出口平均水温进行比较,分析出多钻孔地埋管热泵传热数学模型在实际工程应用中是足够精确的。     

水平井中S135钻杆断裂原因分析

某水平井在泥浆循环过程中发生一起S135钻杆断裂事故,为查明钻杆断裂原因,对事故进行了调查研究,并取样进行了包括断口分析、化学成分分析、力学性能测试、金相检验等一系列失效分析。结果表明:该钻杆所处井段井眼全角变化率较大,钻杆外壁受到严重磨损划伤并形成疲劳裂纹,在较大扭矩和拉伸载荷作用下,钻杆最终发生了断裂。     

大规格SAE4330V-MOD合金钢金矿钻杆执处理工艺

通过对大规格SAE4330V-MOD合金钢金矿钻杆进行不同温度的淬火和回火热处理,探讨研究了该合金钢的调质热处理工艺.结果表明:将该钢先加热到650℃保温3 h,然后升温至860℃保温6 h后淬入不高于70℃水中,最后在620℃回火6 h后出炉空冷,该钢可获得均匀细小的回火索氏体组织,且抗拉强度、冲击功和硬度等达到最佳匹配,各项力学性能均能满足技术要求;若该钢热处理前的原始组织中存在少量的贝氏体,则会导致其热处理后的力学性能不能满足技术要求,因此热处理前应严格控制该钢的原始显微组织.     

果粒饮料盒中袋灌装阀阀道结构分析与优化

目的为了确定盒中袋灌装阀阀道结构以及阀芯下降高度,对盒中袋灌装阀进行流体流场仿真计算。方法运用Fluent软件对盒中袋灌装机的灌装阀阀道结构进行流场分析,根据流速场以及压力场的分布,找出应力集中区域,进行了结构优化;再运用Fluent软件对阀芯下降不同高度数值后,进行模拟仿真,根据阀芯下降不同高度时流速场与压力场的变化,找出最佳高度。结果得到了优化的结构工艺参数以及合适的阀芯下降高度。结论阀型拐角θ1和θ2为30°,阀芯下降高度为3 mm时,物料在阀道中的流动状态最合适。