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26CrMo鋼G105石油鉆桿材料在低溫環(huán)境下的組織和性能研究

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司www.85978597.cn 更新時(shí)間:2015-04-02
分析了G105鉆桿材料26CrMo鋼在低溫環(huán)境下的組織和力學(xué)性能變化,希望能夠?yàn)榈蜏劂@桿材料的使用和研發(fā)提供一定的參考。

?????? 深海油氣資源十分豐富,隨著陸地和淺海重大油氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)量的減少,深海以及冰川等低溫環(huán)境下的油氣開采前景樂觀,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。金屬材料在低溫環(huán)境中服役往往會發(fā)生低溫脆性斷裂,尤其是高強(qiáng)度材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度較高,即使在溫度不是很低的環(huán)境下,也可能發(fā)生低應(yīng)力脆斷。根據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計(jì)資料表明,鉆桿失效將引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失,處理鉆桿失效事故的花費(fèi)和直接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可觀,研究如何有效防止鉆桿在低溫環(huán)境下發(fā)生低應(yīng)力脆斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。低溫環(huán)境的油氣資源開發(fā)對鉆桿的低溫性能提出嚴(yán)苛要求,為防止材料發(fā)生低應(yīng)力脆斷,必須研究材料的低溫性能。目前評價(jià)材料低溫脆性的常用方法是系列溫度沖擊試驗(yàn),該方法可以找到工程脆性破壞與材料低溫沖擊韌度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,某些低溫脆性評定指標(biāo)就是由沖擊試驗(yàn)方法獲得的。G105鉆桿是目前使用量最大的高強(qiáng)度鉆桿之一。本文分析了G105鉆桿材料26CrMo鋼在低溫環(huán)境下的組織和力學(xué)性能變化,希望能夠?yàn)榈蜏劂@桿材料的使用和研發(fā)提供一定的參考。

實(shí)驗(yàn)材料取自G105鉆桿管體,材質(zhì)為調(diào)質(zhì)處理過的26CrMo,其化學(xué)成分和常溫下力學(xué)性能如表1所示。將經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后的26CrMo鋼加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸、沖擊試樣,采用CDW-60沖擊試驗(yàn)低溫槽(GB\T299)分別對試樣進(jìn)行-40、-50-60℃保溫處理,保溫時(shí)間均為240min。
在所研究的溫度范圍內(nèi),隨實(shí)驗(yàn)溫度的降低,G105鉆桿材料的抗拉強(qiáng)度較室溫略有升高,但屈服強(qiáng)度和硬度明顯升高,沖擊韌度降低。引起材料力學(xué)性能變化的主要原因是馬氏體組織的出現(xiàn)及其分布。在低溫環(huán)境下,26CrMo鋼發(fā)生了奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,同時(shí)發(fā)生了碳化物的重新分布。G105鉆桿材料宏觀斷口的斷裂形式屬于韌性斷裂。隨溫度的降低,表征材料韌性的纖維區(qū)的比例逐步降低,而表征材料脆性的放射區(qū)的比例逐步增加,這表明材料的韌性下降,脆性增加。

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