提高石油机械可靠性和耐久性的喷丸强化工艺

喷丸强化工艺是一种表面强化工艺。材料经喷丸后,其表面层发生两种强化:显微组织结构的变化,即组织强化;形成残余压应力场,即应力强化。合理选择喷丸工艺参数,可使金属零件表面的抗疲劳断裂和抗应力腐蚀的能力大为提高。文内叙述了在三种石油机械零件上应用喷丸强化工艺的实际效果。     

HL级35CrMoA抽油杆杆体失效分析

为了研究分析某厂HL级35CrMoA抽油杆杆体失效原因,对失效抽油杆进行了宏观形貌观察和化学成分分析,并对其显微组织和断口形貌进行了分析和有限元计算。结果表明,该抽油杆的失效模式为典型的腐蚀疲劳断裂,显微组织主要为回火索氏体+铁素体;疲劳裂纹源于杆体表面腐蚀坑处,疲劳裂纹沿针状组织扩展;在拉伸载荷下,凸缘与杆体截面突变处应力水平相对较高,最终导致腐蚀疲劳失效。最后,提出了预防抽油杆失效的措施,为油田减少同类失效的发生提供重要的理论依据。     

修井动力水龙头疲劳有限元分析方法研究

基于Palmgren-Miner疲劳损伤累加理论,提出了一种与动力水龙头工作实际相符的疲劳寿命有限元分析方法。在考虑应力集中、零件尺寸、表面条件、腐蚀状态及载荷变化影响的基础上,确定了满足FEM 1.001规范的材料S-N曲线计算和修正方法。以提环为研究对象,采用该方法进行疲劳寿命有限元模拟。结果表明,提环疲劳寿命值高于动力水龙头服役周期工作总次数,提环疲劳寿命满足设计要求。     

炼油焦化富气压缩机十字销轴断裂失效检测

文章对炼油焦化富气压缩机十字销轴断裂失效的原因进行了分析。从宏观形貌分析,存在疲劳裂纹所特有的贝壳状花纹,有铜屑嵌入裂纹内部并在反复挤压过程中形成铜屑层,可明确判断该断口属于疲劳断口;从微观断口形貌分析,断口表面深层部位存在疲劳辉纹,疲劳辉纹间距约在2μm左右,根据疲劳辉纹的间距也可以看出,该螺栓断口属于高周疲劳,十字销轴断口表面附近材料成分分析的Cu元素含量偏高,断口表面含有铜屑嵌入物,而断口表面存在铜屑嵌入物会引起电偶腐蚀,产生腐蚀疲劳,进一步促进疲劳过程的发生和发展。确认十字销轴断裂主要是由于高周疲劳开裂引起的,并提出相关建议。     

油井管的腐蚀疲劳研究进展

油井管在服役工况下常常受到腐蚀介质和交变载荷(弯曲、振动)的共同作用,会发生严重的腐蚀疲劳破环。分析了环境、力学状态和材料特性等因素对腐蚀疲劳的影响,介绍了油井管腐蚀疲劳的国内外研究现状、裂纹萌生机理和裂纹扩展机理。裂纹萌生机理包括点蚀坑处应力集中、构件几何不连续、驻留滑移带和表面膜破裂等,裂纹扩展机理包括阳极溶解、活性因子、表面能减小、产物转移和产物膜因素等。指出油井管腐蚀疲劳研究的重点和难点是腐蚀环境下的腐蚀疲劳机理,应深入研究服役工况下各种影响因素之间的耦合作用对油井管腐蚀疲劳的影响。以现场测试数据为基础,结合试验和数值模拟方法进行腐蚀疲劳研究,可为油井管的断裂理论奠定基础,也可为油气井安全生产提供保障。     

某S135钻杆管体断裂失效原因分析

针对某井下S135钻杆管体出现的断裂失效现象,通过无损检测、化学成分、力学性能、金相以及旋转弯曲疲劳寿命试验分析等方法,对S135钻杆出现断裂失效的原因进行了分析。分析认为,钻杆在腐蚀介质下产生腐蚀坑,在交变载荷的作用下,腐蚀坑底萌生疲劳裂纹并扩展,最终导致钻杆管体断裂失效。建议对该批钻杆进行外表面磁粉及超声波无损探伤检测,以避免带有裂纹的钻杆下井使用;当钻速发生数量级的突变时,应对钻遇岩层的岩性和钻头的磨损程度进行综合分析,及时起钻检测钻头,避免同一钻杆在复杂位置长时间工作。     

往复式高压注水泵泵头复合强化工艺

决定往复式高压注水泵工作可靠性的关键因素是泵头（阀箱）的工作寿命。运用断裂力学、金属学、疲劳损伤、金属强化、有限元分析和机械制造工艺等理论和方法，提出了泵头复合强化工艺，即首先对泵头内腔表面实施薄壳硬化自增强处理，使该内表面具有压应力场；随后对此内表面进行强力喷丸，使之最终获得最佳残余压应力场，从而大大提高泵头的疲劳断裂抗力和应力腐蚀（含氢脆）断裂抗力。研究表明，由强力喷丸引入薄壳硬化层的残余压应力场和塑变引起的γ－α相变，是提高泵头疲劳强度的两个重要因素。     

碳黑洗涤塔给水泵轴断裂失效分析

通过对碳黑洗涤塔给水泵经常发生断轴事故的问题进行失效分析,发现38CrMoAlA泵轴表面经过电镀硬铬强化处理工艺后,不仅使泵轴表面镀层存在微裂纹,而且使基体材料产生氢脆损伤。微裂纹和氢脆损伤在反复弯曲应力和腐蚀介质的作用下迅速扩展,最终导致泵轴发生腐蚀疲劳断裂。分析结果说明,用38CrMoAlA铜制造的碳黑洗涤塔给水泵泵轴不宜使用表面镀铬的强化处理。     

CO_2再生塔入口处导流筒失效因素的研究

对CO_2再生塔入口处导流筒频繁损坏的原因进行了研究。采用SEM技术分析失效件的微观形貌特征;用能谱仪检测失效件表面的腐蚀产物;运用Ansys Workbench软件对入口处流体的流动特性进行数值模拟,分析了不同流量条件下的流体压力、流速、湍动能及耗散率。综合数值模拟与实物检测结果表明:腐蚀产物中未发现304L不锈钢应力腐蚀的敏感元素且未发现腐蚀导致的壁面减薄现象;断口微观形貌特征表现为疲劳辉纹;流体在再生塔入口处出现较大的力及能量损失,流体流量的波动使流体冲击到导流筒表面的作用力随时间变化,从而导致导流筒疲劳损坏。     

三循冷却塔风机轮毂螺栓断裂分析

对断裂的三循冷却塔风机轮毂夹板螺栓进行宏观检查、化学成分分析和拉伸试验,并对断口进行腐蚀产物分析、扫描电镜分析、金相和硬度检测。检查及分析结果表明:螺栓的化学成分和力学性能满足要求,螺栓在碱性腐蚀介质和疲劳载荷(振动)的共同作用下,发生了腐蚀疲劳开裂,腐蚀凹坑产生的应力集中和螺栓表面的脱碳加快了这种开裂过程。     

萨曼杰佩气田在用材质失效分析

对萨曼杰佩气田失效法兰进行了失效分析,宏观及微观分析表明,法兰焊接热影响区处理质量不高是导致该法兰发生疲劳失效的直接原因;另外,表面冲蚀损伤加剧了电化学腐蚀,对法兰产生腐蚀疲劳断裂也有一定影响。     

连续低压重整装置埋地管道防腐蚀措施探讨

该文通过分析某连续低压重整装置所处的地理环境,阐明了腐蚀对埋地管道产生的影响和危害。应用调查分析法和专家调查法对埋地管道可能产生腐蚀的成因进行了分析。研讨了埋地管道腐蚀的原因,对由于金属本身因素、土壤介质因素、疲劳因素、冲刷因素等方面产生的腐蚀原因进行了分析,同时针对各种腐蚀因素逐一提出减缓腐蚀的措施。在此基础上提出了提高管道材料等级、增强覆盖层保护、阴极保护、表面强化等减缓腐蚀的措施。实践证明减少埋地管道腐蚀必须了解每个装置所处的环境,对腐蚀的成因、原理进行分析,有针对性的采取措施才行之有效。文章从设计选材到改变覆盖层保护的形式,对疲劳腐蚀应采取的对策等进行了阐述,表明腐蚀措施有效、简洁。     

石油钻采管材的维护与管理(五)——B5节 钻具腐蚀

腐蚀疲劳或在腐蚀环境中的疲劳,是今天钻具发生提前损坏的普遍原因。腐蚀可能以各种或数种综合的破坏形式(侵蚀、磨坏、疲劳)造成极为严重的损坏。有时,几种腐蚀形式会同时发生,但是,一般来说,总是有一种腐蚀形式成为主要破坏原因。     

隔膜式压缩机膜片开裂失效分析

为分析乙烯装置隔膜式压缩机膜片开裂的原因,对膜片进行了失效分析。结果表明,膜片失效性质为机械疲劳。膜片表面产生微裂纹是应力腐蚀和疲劳作用的结果,膜片表面的污垢是应力腐蚀的介质因素。采取将膜片清洗干净和控制预紧力等措施,有效延长了压缩机膜片的使用寿命。     

钻杆接头和转换接头的断裂失效分析

钻杆接头和转换接头失效的形式主要有过量变形、断裂和表面损伤三类。其中断裂失效表现为过载断裂、低应力脆断、应力腐蚀、氢脆断、疲劳和腐蚀疲劳断裂。它们产生的原因和破坏发生的特点都不一。文内以5个例证分别进行分析,并提出预防的措施。     

苏联对抽油杆的综合强化处理

<正> 热处理后的抽油杆经喷丸强化后,再在其表面喷镀金属防护层,叫作抽油杆的综合强化处理。事实证明,采用综合强化处理既能提高抽油杆的机械疲劳强度,又能提高它的腐蚀疲劳强度。多年来,苏联一些研究单位对综合强化处理进行了深入研究,并且取得了一些明显的进展。 苏联一个研究单位对经正火处理的20Ni_2Mo、20CrNi_2Mo、35Mn_2和40号钢试样作了     

端晶／隧道腐蚀与腐蚀疲劳开裂（2）

四、塔板腐蚀疲劳开裂的发展醋酸脱水塔塔板发生穿晶型腐蚀疲劳开裂,已由上海材料研究所与我厂研究院对塔板裂纹宏观分析与断口微观分析所证实。腐蚀疲劳开裂是交变应力与介质腐蚀共同作用下产生的开裂。由于机械化学反应的结果,使具有最大应力集中的蚀坑,即裂纹尖端的滑移带变宽与加深,露出新鲜的活化表面,钝化膜无法修复。由于介质中Cl~-的     

钻杆、套管、油管和抽油杆的腐蚀破坏及其防止方法

在钻井和采油设备中套管受到严重的内部点腐蚀和外部腐蚀。有时金属损耗甚微,但在另外一些情况下,如有很高的交变应力时,钻杆和抽油杆经常发现腐蚀疲劳破坏。因此,本文谈谈钻杆、套管、油管和抽油杆的腐蚀破坏以及常用的防止方法。钻杆最常见的破坏是疲劳破坏,包括缺口疲劳破坏和腐蚀疲劳破坏。疲劳疲劳的确切机理尚未被认识,然而有很     

油田生产水中Ca^2+含量对20号钢腐蚀行为的影响

主要研究了油田生产水中Ca^2+含量变化对20号钢腐蚀行为的影响。利用高温高压腐蚀模拟实验,研究20号钢在不同工况下的腐蚀规律。利用OLI水化学分析软件计算了不同Ca^2+含量对结垢风险变化的影响。利用扫描电镜(SEM)、XRD和三维形貌观察等方法,分析了20号钢表面腐蚀产物的形貌和成分。结果表明:当Ca^2+含量小于1000 mg/L时,20号钢无结垢的风险,试样表面以全面腐蚀为主;当Ca^2+含量超过1000 mg/L后,20号钢的结垢量逐渐增大,垢层的主要成分为CaCO3,在垢层下形成的局部腐蚀有合并变大的趋势。     

材料表面工程技术在抽油杆生产上的应用

通过优选喷丸强化工艺参数和疲劳试验,制定了抽油杆喷丸强化工艺规范(企业标准),提出了抽油杆喷丸强化的2个指标:喷丸强度≥0.30 mmA;表面覆盖率≥100%。我国研制成功抽油杆超音频表面感应淬火机床和工艺,采用此工艺研制成功了工艺型超高强度(HY型)抽油杆,并在国际上首次将此工艺用于旧抽油杆修复,应用效果很好;引进美国ICO公司金属与塑料复合喷涂防腐抽油杆生产技术生产的抽油杆具有良好的防腐性能,并有防结蜡、防结垢作用,在中原油田应用效果较好;采用高速电弧喷涂生产的复合涂层防腐抽油杆,在胜利油田和中原油田的6口腐蚀井进行了试验,总矿化度为65 606~168 303 mg/L,累计工作超过219 d,没有发生断裂事故。