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[学位]

高强度高韧性石油套管材料热处理工艺与性能研究

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Author:

张丹丹 (张丹丹.)

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学位论文库

Abstract:

高强度高韧性石油套管材料主要应用于地质结构条件复杂对套管性能要求特别苛刻的深井、超深井中。随着石油工业发展,套管材料的服役条件变的越来越来苛刻,低端的套管材料已难以满足深井、超深井的实际需求,目前API标准中套管的最高钢级为Q125。因此,急需开发高强度高韧性的非API钢级石油套管材料。本文首先对P110钢级套管材料进行了热处理工艺与强度、塑性和韧性关系的研究,其次对75#新钢种进行了热处理工艺探索及力学性能的研究。旨在通过优化两种套管材料的热处理工艺,从而使材料力学性能满足高强度高韧性的油田使用要求。    对P110钢级套管材料进行了深入的研究,包括热处理工艺改进,拉伸力学性能,冲击力学性能,冲击断口形貌,微观组织,夹杂物形态与成分等方面。实验结果表明:P110经过890℃淬火,580℃~650℃之间回火,回火系数为2min/mm~5min/mm的不同热处理参数配比的热处理,可以满足110~140的不同钢级的力学性能要求;P110套管材料具有较高的冲击韧性,经过890℃淬火,550℃~650℃范围回火后在0℃环境下横向冲击值均高于110J。从材质角度考虑,P110套管材料的纯净度较高,但也含有少量多种成分的夹杂物。综合来看,该材料难以满足高强度140Ksi钢级以上的使用要求。    在P110钢级套管材料的基础上研发了特别添加V、Nb化学元素的新钢种,通过大量试验对其进行了热处理工艺参数的实验探索,并通过拉伸试验,低温冲击试验、微观组织研究了热处理改善显微组织与力学性能的关系。研究结果表明:75#新钢种经过830℃~930℃淬火,500℃~620℃范围回火,回火系数为2min/mm~5min/mm的不同热处理参数配比的热处理,可以满足140~160Ksi钢级的高强度力学性能要求;经过900℃淬火,500℃~620℃范围回火,回火保温时间系数为2min/mm~5min/mm工艺回火后在0℃环境下进行冲击,该材料的横向冲击功>70J,低温冲击韧性性能良好。

Keyword:

高强度高韧性套管力学性能热处理

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学材料科学与工程学院

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Basic Info :

Degree: 工程硕士

Mentor: 韩勇

Year: 2011

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 10

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