淬火温度对C110油井管钢抗硫化物应力腐蚀性能的影响

摘要

油井管钢的硫化物应力腐蚀（Sulfide Stress Corrosion, SSC)问题，是当今油气开采过程中面临的重大安全问题。文献综述结果表明，淬火+高温回火处理能获得最优的抗SSC性能。为了研究淬火温度对C110油井管钢抗SSC性能的影响，本文设计了900～1200℃系列温度淬火+710℃回火热处理工艺。首先测试了试验钢调质态的各项力学性能，采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪观察了试验钢调质态的显微组织结构；其次进行双悬臂梁（Double Cantilever Beam，DCB)试验，测定了试验钢调质态发生SSC的临界应力强度因子K!ssc值，并利用扫描电镜观察了SSC断口；然后采用Devanathan-Stachurski氢渗透技术，研究了氢在钢中的渗透行为；最后分析了淬火温度对抗SSC性能及氢渗透行为的影响，研究了氢渗透行为与抗SSC性能的关系，揭示了抗SSC机理。
　　力学性能测试和组织观察结果表明，随淬火温度升高，试验钢强度和硬度逐渐增加，冲击功逐渐降低；试验钢调质后的组织是回火马氏体，随淬火温度升高，原奥氏体晶粒尺寸、马氏体Packet结构尺寸和Block结构宽度逐渐增大，马氏体Lath宽度没有明显变化，大角晶界比例逐渐减少，析出相粒子体积分数几乎不变，析出相粒子当量直径逐渐减小，位错密度逐渐增加。
　　DCB试验结果表明，随着淬火温度的升高，试验钢经调质后的Kissc值逐渐降低，DCB试样表面的氢鼓泡数量逐渐增多，SSC断口后部分的断裂方式逐渐由穿晶断裂转变为沿晶断裂。氢渗透实验结果表明，随淬火温度升高，氢在钢中的表观扩散系数D逐渐减小，可扩散氢含量Co逐渐增多。
　　通过以上实验研究，本文认为淬火温度升高会使得回火马氏体各级微结构尺寸增加、作为可逆陷阱的小角晶界和位错增多，从而导致氢的表观扩散系数D减小、可扩散氢含量Co增加，抗SSC性能下降；应避免由于淬火温度过高而导致晶界或板条界处形成大尺寸析出相，防止沿晶断裂。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题背 景 及意 义

1.2硫化物应力腐蚀研究现状

1.3硫化物应力腐蚀性能的影响因素

1.4本文的主要研究内容

第2章试验材料与方法

2.1试验材料

2.2试验内容与方法

第3章试验钢常规力学性能测试与组织观察

3.1常规力学性能测试

3.2回火马氏体组织微结构观察

3.3 回 火 样 品 中 析 出 相 的 TEM观察

3.4位错密度的测定

3.5本章小结

第4章淬火温度对试验钢双悬臂梁试验结果的影响

4.1双悬臂梁试验方法

4.2 淬 火 温 度 对 试 验 钢 KISSC值的影响

4.3 DCB试样表面氢鼓泡现象

4.4DCB 试 样 SSC 断 口表 面腐 蚀 产 物形 貌

4.5 DCB 试样 SSC断口观察

4.6 本章小结

第5章淬火温度对试验钢氢渗透行为的影响

5.1氢渗透行为研究的意义

5.2氢渗透实验装置及原理

5.3氢渗透实验步骤

5.4氢渗透实验结果

5.5本章小结

第6章硫化物应力腐蚀开裂机理研究

6.1硫化物应力腐蚀开裂现象

6.2 C110 油 井 管 钢 的 抗 SSC机理

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢