CT80级连续油管钢疲劳性能研究

摘要

连续油管技术广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井、增产等作业,在油气田勘探与开发中发挥的作用越来越大。研究、开发及推广应用连续油管作业技术,将会进一步提高勘探开发效益。因此,发展国产连续油管材料及其制造技术具有重要意义。连续油管工作条件恶劣,受力状态复杂,失效形式中疲劳断裂所占比例较大。连续油管的疲劳失效属于典型的低周疲劳问题。本文重点对连续油管的组织、疲劳性能、循环应力-应变特性进行了深入研究,完成工作包括：分析退火温度对连续油管的强度、塑性、微观组织、硬度与硬化指数等的影响。研究结果表明：随着退火温度的升高,连续油管钢的强度、硬度降低,晶粒尺寸、硬化指数增大,塑性得到改善。采用专用的连续油管低周疲劳试验装置,对连续油管的疲劳寿命加以测试,并对连续油管的热处理工艺做整体的评价。研究结果表明：退火温度在760-780℃范围,连续油管有较高的疲劳寿命。研究连续油管钢循环应力-应变行为发现：相同试样在不同的恒应变幅下,表现出不同的循环特征。较低退火温度获得高强度、高屈强比易表现出循环软化特征,不利于提高连续油管的疲劳寿命。随着退火温度的升高,在高应变幅下循环软化速率降低、在较低应变幅下逐渐呈循环稳定,并且呈循环稳定的应变幅明显升高；循环应变硬化指数随退火温度升高而增大。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 连续油管简介

1.2 连续油管材料发展、制造过程及作业过程

1.2.1 连续油管材料的发展

1.2.2 连续油管的制造过程

1.2.3 连续油管作业过程

1.3 连续油管失效类型

1.3.1 变形失效

1.3.2 断裂失效

1.3.3 表面损伤失效

1.4 影响连续管工作寿命的因素

1.5 金属的疲劳

1.5.1 疲劳的基本概念

1.5.2 疲劳失效的特点

1.5.3 低周疲劳

1.6 课题的研究意义与内容

1.6.1 研究意义

1.6.2 研究内容

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验装置及参数

2.2.1 拉伸试验

2.2.2 拉伸应变硬化指数n

2.2.3 拉伸应变硬化指数n值的测定方法

2.2.4 整管疲劳试验

2.2.5 控制应力疲劳试验

2.2.6 控制应变疲劳试验

2.3 分析和测试方法

2.3.1 光学显微镜观察

2.3.2 扫描电镜观察

2.3.3 透射电镜观察

3 退火温度对连续油管钢组织与性能的影响

3.1 拉伸试验测试结果与分析

3.1.1 拉伸试验结果

3.1.2 拉伸应变硬化指数n值计算

3.2 组织分析与硬度测试

3.2.1 不同温度退火后的组织分析

3.2.2 晶粒尺寸与硬度测试

4 连续油管钢的疲劳性能

4.1 整管模拟疲劳试验

4.2 模拟疲劳过程中连续管组织性能变化的分析

4.2.1 金相显微组织分析

4.2.2 硬度分析

4.2.3 透射组织分析

4.3 应力控制疲劳寿命分析

4.4 循环应力-应变行为研究

4.4.1 应力幅随循环次数的关系

4.4.2 不同退火温度下的应力-应变曲线

4.4.3 循环应变硬化指数n′

4.5 断口分析

5 结论

致谢

参考文献