不同热处理对V150钻杆材料性能的影响

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。采用金相显微镜、万能试验机、冲击试验机、扫描电镜、能谱仪等对不同热处理后V150钻杆材料的性能进行了研究。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(SSC)性能及氢致开裂(HIC)性能;二次回火对V150钻杆材料的力学性能及腐蚀性能影响不大。夹杂和缺陷是导致V150钻杆材料抗SSC性能降低的主要原因。HIC试验后试样的主要腐蚀产物为Fe和Mn的硫化物,Cu,Ni等元素有利于提高G105钻杆材料的抗HIC敏感性。     

NK-HITEN610U2钢板及其焊接头抗H_2S应力腐蚀开裂性能

NK-HITEN610U2钢板已在我国用于液态烃球罐,由于液体烃中常含有水分和硫化氢,该材料在湿硫化氢环境中的耐蚀特性尚不明确.对采用回火焊道的焊接接头,经恒负荷拉伸、恒应变、焊接约束试板、氢诱导开裂、断裂韧性等试验和断口分析,对该钢板及其焊接接头在湿硫化氢环境中的抗H2S应力腐蚀开裂(SSC)性能进行了系统研究.发现其因母材中存在夹杂物偏析而对氢诱导裂纹(HIC)敏感,未经热处理的焊接接头,临界开裂应力指数Sc值小于10,材料在H2S介质中的临界应力强度因子KISCC值38 MPa·m-1/2,对SSC有一定的敏感性,认为用该材料在湿硫化氢环境中存在发生SSC的危险.据此,提出了球罐的检验和监控措施.     

回归再时效中预时效温度对7050铝合金应力腐蚀性能的影响

采用硬度测试、电导率测试、慢应变速率拉伸、透射电镜和扫描电镜等方法,研究了回归再时效热处理工艺中预时效温度对7050铝合金微观组织和应力腐蚀性能的影响。结果表明:随着预时效温度升高,回归再时效后7050铝合金晶内析出相从以GP区为主转变为以η′相为主,晶界析出相逐渐粗化,晶界变得不连续分布,合金应力腐蚀敏感性降低;但晶界无沉淀析出带宽度增加,120℃时达到140nm,易导致应力集中和阳极溶解,合金抗应力腐蚀性能下降。预时效温度为80℃,即稍微欠时效时,7050铝合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6s-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为473.5MPa,伸长率为10.67%,应力腐蚀指数为0.05824。     

某井G105钻杆开裂失效分析

通过宏观检验、化学成分分析、金相分析、力学性能测试、扫描电镜和能谱分析等方法,对某井发生批量开裂的G105钻杆进行了分析。结果表明:该批钻杆硬度达到33 HRC,远高于NACE MR 0175-2009对抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)材料最高硬度要求值22HRC,钻杆的硫化物应力腐蚀开裂敏感性较高;钻杆开裂主要为硫化氢应力腐蚀而导致的脆性开裂,同时井底存在的CO2和Cl-加速了其腐蚀进程。建议在含有H2S气体的环境下使用抗硫钻杆进行作业,从而有效防止钻杆发生硫化氢应力腐蚀开裂。     

高酸性气田钻井中钻具的选材评价

以高含硫化氢聚合物钻井液为腐蚀介质,考察了温度、流速、pH值、PCO2/P2S分压比对S135和G105高强度钻杆钢的腐蚀影响,并对腐蚀产物形貌和成分进行了分析.结果表明,腐蚀速率随温度的升高而增大,在60～80℃间,腐蚀速率略有下降,温度超过120℃后,腐蚀速率变化不明显;流速对腐蚀速率影响不大;pH值越低,腐蚀越明显;在本试验范围内PCO2/PH2S分压比对腐蚀速率影响不大;气相腐蚀速率高于液相腐蚀速率,这与常规酸性钻井液中液相腐蚀速率高于气相腐蚀速率相反.硫化物应力腐蚀试验表明,钻杆强度越高其临界应力越低.钻杆的抗硫性能依次为G105(C)＞G105(D)＞S135(B)＞S135(A),此方法可为国内在开发高酸性气田时合理选取井下钻具管材提供参考.     

热处理对C12A耐热钢的组织与性能影响

通过对铸造C12A耐热钢进行热处理,观察其微观组织,测定其力学性能。试验结果表明：正（淬）火组织为板条马氏体＋部分针状马氏体＋少量残余奥氏体,其硬度比较高,塑性和韧性不是很好;正（淬）火＋回火组织为回火马氏体,其硬度不是很高,塑性和韧性比较好,具有良好的综合性能;退火组织为铁素体,其硬度低,塑性和韧性高;通过正火＋回火,研究回火温度对其微观组织和力学性能的影响。试验结果表明：回火温度对C12A钢的组织和性能有较大影响,其硬度随回火温度的升高呈先降后升趋势。     

回火温度对42CrMo4高强钢力学性能及应力腐蚀敏感性的影响

以42CrMo4高强钢为研究对象,采用光学显微镜(OM)、慢应变拉伸(SSRT)和透射电镜( TEM)等研究了42CrMo4显微组织中碳化物形貌和分布随温度变化的情况及其对力学性能和应力腐蚀敏感性的影响.结果表明,42CrMo4高强钢在500～650℃回火后,组织均为回火索氏体,随着回火温度的提高,碳化物由片状不均匀分布逐渐转变为短棒状,最终呈颗粒状弥散分布于基体上;回火过程中碳化物由不均匀片状分布转变为颗粒状弥散分布是42CrMo4高强钢综合力学性能和抗应力腐蚀敏感性持续改善的主要原因.随着回火温度上升,42CrMo4 高强钢0 ℃冲击韧性逐渐提高,拉伸强度逐渐降低;回火温度为500～600 ℃时,试样具有较高的应力腐蚀敏感性,且在相同热处理条件下EH(42CrMo4 充氢后的脆化指数)＞ENaCl(42CrMo4在3. 5% (质量分数)NaCl介质中的脆化指数),回火温度为620～650 ℃时,EH 和ENaCl均低于25% ,具有较低的应力腐蚀敏感性.     

热处理工艺对34CrNiMo6钢性能的影响研究

目的 提高34CrNiMo6钢构件抗拉强度、屈服强度以及伸长率的匹配程度,进而提高合金的冲击韧性和疲劳性能。方法 通过热处理试验,研究不同工艺对材料组织和性能的影响。采用预先热处理（正火+高温回火）→调质热处理（淬火+回火）的工艺,研究不同淬火和回火温度对试样组织及力学性能的影响。结果 随着淬火温度的升高,试样的强度有所增加,伸长率差别不大,在淬火温度为900 ℃时冲击韧性有所下降。随着回火温度的升高,强度明显降低,但伸长率逐渐升高,冲击韧性则稍有提升。结论 通过试验确定了材料的热处理工艺：850 ℃淬火+580 ℃回火。在该调质工艺下,材料的强度和塑性得到了合理的匹配。     

利用热处理改善钒钛磁铁矿直接制备的铁基摩擦材料组织与性能

以攀枝花钒钛磁铁矿为原料,通过选择性碳热原位反应和真空烧结技术直接制备得到铁基摩擦材料.为进一步提高材料性能,本工作研究了淬火与回火处理对铁基摩擦材料组织和性能的影响.结果表明:900～1 000℃淬火使材料基体组织由珠光体向马氏体转变,硬度和摩擦性能随淬火温度的升高先提升后下降,在950℃时效果最佳,摩擦磨损行为由热处理前较严重的磨粒磨损和粘着磨损转变为磨粒磨损,且磨损程度降低.950℃淬火试样分别在250℃、500℃和650℃进行回火处理,基体组织随着温度的升高先由马氏体向低硬度屈氏体转变,而后转变为硬度更低的索氏体,但500℃回火时发生的回火二次硬化和碳化物的脱溶使得材料硬度提升,摩擦性能进一步提高,摩擦磨损行为表现为轻微的磨粒磨损.综合而言,950℃淬火+500℃回火处理后的铁基摩擦材料组织及性能最优,相比未热处理材料,硬度提高32％,磨损率降低61％,摩擦系数降低18％.     

固溶前深冷变形处理对7050铝合金组织和性能的影响

本工作提出了7050铝合金自由锻件深冷变形新工艺,即在热处理前将合金置于液氮中,待合金降至液氮温度后进行单道次压缩变形。经热处理后,采用硬度仪、室温拉伸、电导率、晶间腐蚀、剥落腐蚀测试及金相显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了不同深冷变形量对7050铝合金微观组织、力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明:随着深冷变形量的增大,合金再结晶比例上升,晶粒逐渐细化,晶界析出相间距减小,由非连续分布转变为连续分布,晶界无析出带宽度变窄;合金的抗拉强度、屈服强度与硬度明显升高,最大提升幅度分别为33 MPa、35 MPa和10. 5HV,延伸率最大提升幅度为1. 5%;电导率呈现小幅下降趋势,合金抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能降低,30%深冷变形量对应的晶间腐蚀最大深度为167μm,剥落腐蚀等级为EC。     

轧机机架衬板工作层材料热处理工艺研究

研究了热处理工艺对钢管连轧机架耐磨复合衬板工作层材料力学性能的影响。结果显示,硬度随淬火温度升高而升高,但高于900℃时,硬度反而下降;低于920℃时,冲击韧性变化不明显,高于920℃时,冲击韧性略有下降。随着回火温度升高,冲击韧性和断裂韧性提高,高于400℃时,伸长率和断面收缩率大幅度提高。但高于450℃时,硬度明显降低。耐磨性在350℃回火后达到最大值。耐磨复合衬板工作层材料的最优热处理工艺为900～920℃淬火+350～370℃回火。     

A study on axial cracking failure of drill pipe body

Frequently happening drill pipe failure accidents in oil and gas wells not only affect drilling speed, but cause enormous economic losses and many safety issues. Most of these accidents are transverse cracking of drill pipe body and pin thread or axial cracking of box thread. Based on the axial cracking failures of drill pipe body in an ultra-deep well in China, this paper give a systematic analysis of axial cracking failure in consideration of service condition, material quality and stress corrosion mechanism. Measurement and inspection are performed on macroscopic and microscopic morphology of crack surface, corrosion products and circumferential residual stress. Then stress corrosion cracking experiments against hydrogen sulfide is conducted. Finally, the critical stress value for sulfide stress corrosion cracking of the drill pipe material is obtained, and the mechanisms of axial cracking failure and corresponding preventive measures are proposed.     

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。     

Strength and toughness of clean nanostructured bainite

A nanostructured steel has been produced using a clean steel-making technique. The mechanical properties have been comprehensively characterised. The maximum strength of the material recorded was 2.2?GPa at yield, with an ultimate tensile strength of 2.5?GPa, accompanied by a Charpy impact energy of 5?J, achieved by heat treatment to refine the prior austenite grain size from 145 to 20?µm. This increased the strength by 40% and the Charpy V-notch energy more than doubled. In terms of resistance of the hardness to tempering, the behaviour observed was similar to previous alloys. Despite reducing the hardness and strength, tempering was observed to reduce the plane-strain fracture toughness.     

Effect of heat treatment on mechanical properties of Co–29Cr–6Mo–0·33C superalloy

Abstract

Investment cast Co–29Cr–6Mo–0·33C alloy tensile test specimens were subjected to heat treatment at 1230°C under argon atmosphere for different times to ascertain what enhancement of tensile properties could be achieved by such processing. Improvements in tensile properties were observed in the 2 h annealed specimen. Also, tempering of this specimen at different times shows that tensile properties and hardness increase and exceed those of the ASTM specification. However, elongation decreases during tempering. The annealed specimen has better corrosion resistance in comparison with as cast specimen.     

35 Cr3 NiMoA 钢件的热处理工艺改进

为满足产品热处理后头部具有足够的强度,心部与整个截面均淬透,整个截面布氏硬度印痕直径按梯度分布,头部布氏硬度印痕直径达到2.9 ～3.1 mm,尾部布氏硬度印痕直径达到3.3～3.6mm的工艺要求,最终采用局部感应回火热处理.在靶场强度试验时,产品头部出现断裂现象,分析原因是局部感应回火热处理后,温度梯度产生内应力所致.为解决此问题,热处理后增加一次全弹回火,消除了由于温度梯度而产生的应力.工艺改进后,经小批量生产考核,产品质量稳定,通过了靶场穿透强度试验,保证了产品性能,并利于切削加工.     

Microstructure and mechanical properties of as-deposited and heat-treated additive manufactured 9Cr steel

Wire arc additive manufacturing technology has been applied to fabricate 9Cr ferritic/martensitic steel. The steel is widely used in the power industries because of good performances. The effects of different heat treatment conditions on microstructure, hardness, tensile properties, and Charpy impact toughness were investigated. The results show that the microstructure of the as-deposited condition consists of untempered lath martensitic with high strength and low toughness. It was found that heat treatment can change the microstructure characteristics. Moreover, samples after heat treatment have been observed with high elongation and impact toughness but relatively low hardness and tensile strength. The better combination of strength, ductility and microstructure were obtained for the normalising temperature of 1323?K and tempering temperature of 1033?K.     

热处理工艺对3Cr2W8V热作模具钢高温磨损性能的影响

观察和测试了3Cr2W8V热作模具钢经不同温度淬火(直接油淬)、回火后的显微组织和硬度,分析了热处理工艺对其高温磨损性能的影响。研究发现,淬火和回火温度对3Cr2W8V钢高温磨损性能有明显影响,其中回火温度比淬火温度的影响更显著;随着回火温度的提高,钢的硬度先升后降,耐磨性显著下降;随着淬火温度的提高,耐磨性先升后降;经1 050℃淬火+540℃回火的3Cr2W8V钢具有最好的耐磨性;在400℃高温磨损条件下,3Cr2W8V钢的磨损机制为典型的氧化磨损,高的硬度有助于减少基体塑性变形,降低氧化物膜的剥落数量,而过多未溶碳化物和晶粒粗大等因素则导致在一定磨损载荷下基体开裂,加速氧化物剥落。     

锂电池PACK包Al-Zn-Mg-Cu铝合金CMT 焊接组织与性能研究

以锂电池包箱体常用的7003铝合金为研究对象,采用冷金属过渡焊接工艺(CMT)对7003铝合金进行焊接后,经过固溶(485 ℃,3 h)、人工时效(160 ℃,2 h)和自然时效(72 h)热处理后,进行组织和性能研究。通过慢应变速率拉伸试验、常温拉伸试验、显微维氏硬度测试、扫描电子显微镜分析等方法,对该铝合金接头的母材和焊缝的抗腐蚀性能、力学性能以及微观组织形貌进行研究。结果表明:当慢应变速率为1×10-6 s-1时,基材和焊接试样的应力腐蚀敏感性指数(ISSRT)分别为2.73%和9.74%;对焊接试样的接头进行晶间腐蚀和剥落腐蚀测试并评级,晶间腐蚀为4级,剥落腐蚀为PA级;焊接接头的电导率、抗拉强度、延伸率分别为22.0%(IACS)、330.7 MPa、10.0%。     

Retrogression and re-aging of 7010 open die forgings

Abstract

Open die forgings of the aluminium alloy 7010 (DTD5636) have been retrogressed and re-aged at 200 and 240°C to improve the combination of strength and stress corrosion cracking resistance. Vickers hardness, electrical conductivity, tensile, plane strain fracture toughness and constant crack opening displacement stress corrosion cracking test data are reported. A retrogression treatment of 40 min at 200°C produces material with T6 levels of strength and fracture toughness, in combination with T74 levels of stress corrosion cracking resistance.