真空钎焊热处理X12Cr13不锈钢组织和性能的研究

本文应用拉力实验、冲击实验、超声成像探伤、H2S应力腐蚀、光学金相及电子显微分析等方法,研究了真空钎焊热处理X12Cr13不锈钢的组织和性能。结果表明,经真空钎焊热处理(VBHT)及真空临界区热处理(IHT)后,X12Cr13钢及X12Cr13-BAu4钎焊接头强韧化效果最佳,H2S应力腐蚀(SSC)抗力最高。文中对影响其强韧化效果的诸因素及其强韧化机理进行了探讨,最后简要介绍了X12Cr13钢钎焊叶轮的生产实践。     

激光热处理对1Cr13井口用钢抗硫化物应力腐蚀性能的影响

对1Cr13井口用钢进行了表面激光热处理,通过慢应变速率拉伸试验研究了激光热处理对1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀敏感性的影响,运用X射线衍射仪对比分析了激光热处理前后1Cr13井口用钢试件的残余应力及残留奥氏体,用扫描电镜和能谱分析仪研究了激光热处理前后其断口形貌和腐蚀产物的化学成分组成,分析了激光热处理对1Cr13井口用钢H2S应力腐蚀开裂的影响机理。结果表明:原始状态1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中为脆性断裂,激光热处理后断口由脆性向韧性转变;激光热处理后应力腐蚀敏感性指数由75%下降至69.4%,材料的屈服极限和强度极限有较大的提升。激光热处理后表层残留奥氏体含量增加,晶粒细化以及残余应力由处理前的拉应力变为处理后的压应力是抗应力腐蚀性能提高的主要机制。     

含铬油套管钢材在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀规律

目的 研究不同含铬材质钢在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀行为，优化深井油套管抗腐蚀设计方案。方法 以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验，采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)，揭示4种含铬材质钢在不同腐蚀环境中的腐蚀速率、腐蚀产物膜及应力腐蚀开裂特征，并建立高CO2与微量H2S共存环境下油套管防腐选材优化设计方法。结果 在高分压比条件下均发生了由CO2主导的腐蚀反应，腐蚀产物以FeCO3为主，加入微量H2S后低Cr材质产物膜的附着力较低，出现了疏松脱落现象，FeS优先成膜，含铬钢表面的腐蚀产物膜呈现“富铬”现象，膜的保护性能得到改善。3种腐蚀环境中3Cr钢对应的腐蚀速率分别为1.965 3、1.736 1、1.159 2 mm/a，均处于极严重程度，且表面出现了局部沟槽;9Cr钢的产物膜轻微覆盖，腐蚀较轻，13Cr和S13Cr基本无产物膜覆盖，未发生腐蚀。9Cr、13Cr和S13Cr在加载90%的屈服应力时均未发生应力腐蚀开裂，应力腐蚀敏感性较低。结论 含铬钢具有良好的抗腐蚀性能，基于腐蚀环境特点提出了井筒分段防腐选材设计方案“9Cr+13Cr+超级13Cr”，有效降低了防腐成本，研究结果对CO2和微量H2S共存环境中含Cr钢腐蚀特征和优化选材提供了理论依据。     

H2S 分压对 13Cr 不锈钢在 CO2注气井环空环境中应力腐蚀行为的影响简

利用高压下的电化学实验及U型弯浸泡实验结合微观分析手段,研究了13Cr不锈钢在不同H2S分压下CO2注气井环空环境模拟液中的电化学特征及应力腐蚀规律。结果表明:油套管钢的刺漏现象以及环境中硫酸盐还原菌的存在使得环空环境成为复杂的高压H2S-CO2-Cl-环境,13Cr不锈钢在该种环境下具有明显的应力腐蚀敏感性。随着H2S分压的升高,13Cr不锈钢击破电位下降,应力腐蚀敏感性增强,这主要因为H2S分压的增大对不锈钢表面膜(钝化膜及腐蚀产物膜)的破坏作用加强。当H2S分压达到0.20 MPa时,13Cr不锈钢发生明显的应力腐蚀,断口表现为由沿晶应力腐蚀裂纹(IGSCC)和穿晶应力腐蚀裂纹(TGSCC)组成的混合断口,应力腐蚀受阳极溶解和氢致开裂共同控制。     

HP2 13Cr无缝钢管的研制开发

从成分设计、冶炼、径锻、挤压及热处理工艺流程等方面,详细介绍了采用"热挤压+调质热处理"工艺生产HP2 13Cr无缝钢管的方法。实物性能检测结果表明:该工艺生产的HP2 13Cr无缝钢管力学性能及金相组织控制较好,完全满足ISO 13680∶2010标准要求,在高含CO2、H2S酸性环境中均为轻度腐蚀,耐蚀性好。     

2Cr13钢弹性体失效分析

采用扫描电镜、X衍射、有限元计算和应力腐蚀试验等技术分析了称重传感器2Cr13钢弹性体开裂机理.结果表明,弹性体失效属于应力腐蚀开裂;弹性体原回火温度处于2Cr13钢敏化和回火脆性区;弹性体Ni-P镀层表面存在150 MPa拉应力;额定载荷加载时,弹性体端部六角头侧面存在127 MPa周向拉应力;适当降低回火温度并取消Ni-P化学镀显著提高2Cr13钢弹性体应力腐蚀抗力.     

3Cr钢和13Cr钢在高矿化度CO2环境中的腐蚀行为

为了预测油井管钢在高矿化度、含CO2的储层环境中可能发生的腐蚀,为该储层推荐在开发周期内安全经济的材质,采用高温高压反应釜研究了3Cr钢和13Cr钢在模拟储层环境中的腐蚀行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)分析了3Cr钢和13Cr钢的腐蚀产物膜特征.从腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌、横截面腐蚀试样形貌和腐蚀产物化学成分方面探讨了3Cr钢和13Cr钢在CO2环境中的腐蚀特征随温度和含水率的变化规律及反应时间对其的影响.结果表明,3Cr钢在CO2分压为0.2 MPa,Cl-含量139 552mg/L的环境中会发生极严重腐蚀,且试样表面产物膜在微观上分布不均匀,存在局部不完整;13Cr钢发生轻度腐蚀,在所测试样中未观测到点蚀,即3Cr钢不适用于该高矿化度CO2环境而13Cr钢能够满足要求.     

BNi-2钎焊1Crl8Ni9Ti工艺的研究

通过实验,采用钎焊接头楔形间隙图,对BNi-2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti的最大钎焊间隙进行分析.得出BNi-2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti时的不同钎焊工艺(钎焊温度和钎焊保温时间)及钎焊后扩散热处理对最大钎焊间隙的影响.最终得出BNi-2钎焊1Cr18Ni9Ti的最佳钎焊工艺:1000℃保温60～90min.     

S13Cr110马氏体不锈钢油管在高温高压Weigh4完井液中的应力腐蚀开裂性能

采用C环试验,研究了S13Cr110马氏体不锈钢油管在高温高压Weigh4完井液中的应力腐蚀开裂(SCC)性能。结果表明:S13Cr110油管在高pH的Weigh4完井液中存在一定的SCC风险,少量泥浆的存在会增强S13Cr110油管的应力腐蚀敏感性。在含O_2且混有少量泥浆的Weigh4完井液中,S13CR110油管会发生应力腐蚀开裂。     

回火温度对2Cr13不锈钢应力腐蚀开裂和力学滞后的影响

采用慢应变试验法(SSRT)测试了2Cr13不锈钢在1020℃淬火及不同回火温度条件下的应力腐蚀开裂(SCC)特性,并利用电阻应变计传感器设计原理,测试了回火温度对2Cr13钢力学滞后的影响。结果表明,在270~420℃回火区间,随着回火温度升高,2Cr13钢强度略有增加,滞后略微减小,而应力腐蚀抗力则显著降低。分析认为,在试验温度区间,随温度升高,回火温度接近2Cr13钢敏化和第一类回火脆性温度,加之二次硬化效应,使得该材料应力腐蚀抗力随回火温度升高而显著降低;2Cr13钢力学滞后和其强度及亚结构有关,滞后误差随着材料强度增加而减少。     

BNi-2钎焊1Cr18Ni9Ti工艺的研究

采用钎焊接头楔形间隙图,对BNi-2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti的最大钎焊间隙进行分析,考察BNi-2钎料钎焊1Cr18Ni9Ti的钎焊工艺及钎焊后扩散热处理工艺对最大钎焊间隙的影响。实验结果得出,BNi-2钎焊1Cr18Ni9Ti的最佳钎焊温度为1150℃,保温时间为55min;钎焊后合适的扩散热处理温度为：1000℃,保温时间为60～90min。     

高Cl–环空保护液中超级13Cr油管点腐蚀行为研究

目的 研究超级13Cr管材在油气井服役环境中的点腐蚀失效机制,分析超级13Cr马氏体不锈钢在高温、高Cl⁻环空保护液、超临界H2S/CO2环境中的点腐蚀失效行为,明确其适用性,并提出相应的腐蚀控制措施。方法 通过分析失效油管的宏观形貌、显微组织、腐蚀形貌及腐蚀产物,判断超级13Cr油管现场失效的原因,结合高温高压反应釜模拟井下腐蚀环境,从平均腐蚀速率、点腐蚀速率等方面揭示超级13Cr油管的点腐蚀失效机理。结果 该超级13Cr材质管柱在受到H2S/CO2污染的环空保护液环境下会发生点腐蚀穿孔失效;通过观察现场失效油管发现,在受到腐蚀性气体污染的高Cl⁻环空保护液环境中,油管外壁发生了明显的局部腐蚀,油管腐蚀由外壁向内壁扩展,发生了严重的点腐蚀穿孔,并具有一定的H2S应力腐蚀开裂(SCC)特征;在环空保护液环境下,失效油管表面有Cr、O、Cl、S离子聚集,腐蚀受到CO2-H2S共同影响;模拟腐蚀实验结果显示,超级13Cr油管在腐蚀性气体污染的海水基环空保护液环境下具有点腐蚀敏感性,蚀坑深度为80.346 μm,点腐蚀速率达到10.34 mm/a。结论 超级13Cr油管在环空保护液中具有优异的抗均匀腐蚀能力,但在受到H2S/CO2污染的高Cl⁻环空保护液环境中具有明显点腐蚀倾向,建议环空保护液用淡水配制,并进行除氧处理。     

不同温度下超级13Cr在Cl~-/CO_2环境中的腐蚀行为

模拟油田现场Cl~-/CO_2腐蚀环境,对超级13Cr不锈钢在不同温度下的耐均匀腐蚀及点蚀的性能进行了研究。利用金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法对试样进行了分析。结果表明,温度升高,超级13Cr均匀腐蚀速率增大,温度升高到150℃时,均匀腐蚀由轻微腐蚀转变成中度腐蚀。在Cl~-/CO_2腐蚀环境中,超级13Cr不锈钢极易发生点蚀,且温度升高,点蚀程度先加重后减弱,在120℃时,点蚀坑数量最多,尺寸最大,点蚀最严重。XRD结果显示,所有温度条件下材料均无CO_2腐蚀产物FeCO_3产生,超级13Cr不锈钢依靠表面形成的钝化膜抵抗CO_2腐蚀。     

油井管用15％Cr马氏体不锈钢的开发

研究13％Cr马氏体不锈钢在含CO_2油井环境下的耐腐蚀性能的同时,开发了15％Cr马氏体不锈钢,并用该钢制造出L-80级无缝钢管。经试验,15％Cr钢具有良好的韧性,可在200℃以下含微量H_2S的CO_2环境中使用,其耐硫化氢应力腐蚀(SSC)性能与13％Cr钢相同,并比22％Cr双相不锈钢更为经济。     

添加V对2Cr13钢抗应力腐蚀开裂和弹性蠕变性能的影响

在2Cr13不锈钢中加入了0.12%(质量分数,%)的V,采用慢应变速率试验(SSRT)测试了V元素对2Cr13钢抗应力腐蚀开裂的影响,并用电阻应变式称重传感器分析了添加V前后2Cr13钢的弹性蠕变性能。结果表明,V加入2Cr13不锈钢可以细化晶粒,提高2Cr13钢的抗应力腐蚀性能和弹性蠕变性能。     

TiC/NiCr金属陶瓷与1Cr13不锈钢的真空钎焊

以CuMnNi和CuMnCo合金为钎料,采用真空钎焊方法实现了TiC/NiCr金属陶瓷与1Cr13不锈钢的牢固连接.研究了钎料类型及钎焊工艺对钎缝接头力学性能与微观结构的影响.结果表明,采用CuMnNi钎料时在1 050 ℃保温30 min的钎焊工艺下获得了最高界面抗剪强度为338 MPa,而采用CuMnCo钎料时在1 050 ℃保温60 min的钎焊工艺下获得了最高界面抗剪强度为274 MPa,剪切断口发生在金属陶瓷靠近钎缝侧.良好的界面扩散互溶是获得较高界面连接强度的主要原因.并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析等方法对钎焊接头微观组织、剪切断口进行了观察和分析.     

提高X12Cr13钢低温冲击韧性的热处理工艺研究

通过5种热处理方式(常规热处理、水淬预处理+调质、不完全奥氏体化调质、水淬预处理+不完全奥氏体化调质、水淬预处理+亚温淬火调质)对X12Cr13钢的组织和力学性能进行了对比分析,并对强韧化机理进行了分析研究。结果表明,调质处理前进行水淬预处理,可有效改善X12Cr13钢冲击性能的稳定性。水淬预处理+亚温淬火调质热处理后得到的针状铁素体与纤维状回火马氏体的复相组织可大幅提高X12Cr13钢低温冲击韧性。     

压铸模具钢的选择与提高压铸模寿命的途径

从压铸模具钢3Cr2W8V和4Cr5MbSiV1(H13)的材质和热处理工艺方面分析了提高压铸模寿命的途径。认为选择电渣熔铸钢，采用合理的预处理、热处理工艺，以及在压铸生产过程中进行消除应力回火，通过模具的表面强化和防粘模处理能显著提高压铸模的使用寿命。此外，对模具延寿工作的趋势进行了展望。     

Cr12型钢模具的强韧化处理与使用寿命

本文简述了Cr12型钢模具强韧化处理工艺方法与使用寿命的关系。包括：预先热处理、强韧化处理及强韧化处理加表面处理技术。     

模拟塔里木油田环境中低Cr钢的H_2S/CO_2腐蚀行为

通过高温高压腐蚀试验,运用SEM、XRD、EDS等分析技术.研究了普通P110与3Cr110钢在模拟塔里木油田现场环境中的CO2/H2S腐蚀特征.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,这两种材料的腐蚀产物为FeCO3,3Cr110表现出良好的抗CO2均匀腐蚀及局部腐蚀能力,其平均腐蚀速率显著小于普通P110;模拟CO2/H2S腐蚀条件下,两种材料的均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境下的均匀腐蚀速率,表面腐蚀产物为FeS,H2S腐蚀占主导作用,Cr元素在低Cr钢腐蚀产物膜中的富集,其腐蚀产物Cr(OH)3改善了腐蚀产物膜的稳定性,显著提高了低Cr钢的抗均匀腐蚀及局部腐蚀能力.