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热处理对V150钻杆钢耐腐蚀性能的影响研究

刘阁  
【摘要】:钻杆是油气田开发的重要工具,近年来含硫量较高的油气田陆续出现,对于钻杆的抗硫化氢(J2S)腐蚀能力有了更高的要求。本文针对钻杆在H2S环境下抗腐蚀性能的要求,从提高其使用寿命出发,采用热处理的方法对V150钻杆材料进行了不同的热处理,对不同热处理后的钻杆材料进行了组织观察、力学性能测试、电化学试验、硫化氢应力腐蚀(SSC)试验、氢致开裂(HIC)试验等,以研究经不同热处理后钻杆管体材料的显微组织、力学性能、电化学腐蚀性能及抗SSC性能和HIC性能等。 组织与力学性能试验表明:经不同热处理后的钻杆管体材料的组织主要为索氏体。在淬火温度一定的情况下,随着回火温度的升高,抗拉强度、屈服强度及硬度大幅度降低,冲击韧性得到了较大的提高。 电化学试验表明:经不同热处理后钻杆管体材料在A溶液中的腐蚀倾向顺序为:735a705a725a715a;抗腐蚀能力的强弱顺序为:715a725a705a735a;经不同热处理后钻杆管体材料在B溶液中的腐蚀倾向顺序为:715b735b725b705b;抗腐蚀能力的强弱为:705b725b735b715b;因此,735试样在A和B溶液中的抗腐蚀性能较好。 SSC试验表明:试样在A和B溶液中的SSC试验后,未经热处理的700试样腐蚀断裂时间最短,经900℃×90min(保温)+水淬+735℃×120min(保温)+空冷热处理的735试样腐蚀断裂时间最长,720h后没有发生断裂。因此,在淬火温度一定的情况下,随着回火温度的升高,试样抗H2S应力腐蚀性能越好。综上所述,900℃×90min(保温)+水淬+735℃×120min(保温)+空冷的热处理工艺可以很好的提高材料的抗SSC性能。 HIC试验表明:在标准96h的HIC试验中,经热处理的全部试样均没有出现氢致开裂现象;未经热处理的试样出现了氢致裂纹,这说明热处理可以提高材料的抗HIC性能。经去氢处理的HIC试验结束后,所有试样也都没有出现氢鼓泡和氢致裂纹,并且腐蚀程度比标准96h HIC试验较轻。经192h、384h的HIC试验后,所有试样也均没有出现氢致裂纹。各个试样抗HIC性能的强弱依次为:B705B715B725B735。因此,900℃×90min(保温)+水淬+735℃×120min(保温)+空冷的热处理工艺可以很好的提高材料的抗HIC性能;另外,延长腐蚀时间,材料的抗HIC性能减弱。


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