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C95级ERW耐腐蚀油井管成分及热处理工艺研究

作　者: 余灿生
导　师: 赵昆渝
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: C95油井管再加热淬火直接淬火力学性能组织
分类号: TE973
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石油工业在我国国民经济中占有重要地位。油井管是油气开采必须使用的重要工程材料,随着我国石油钻采业从东部向西部及沿海的战略转移,油井管面临的环境越来越严酷,“十二五”期间,塔里木盆地和川渝地区仍是我国油气钻采的主战场,而这些地区井深较深且普遍为含硫油气田,H2S和CO2等容易引起硫化物应力腐蚀和氢致裂纹等,因此高强度耐腐蚀油井管的开发势在必行。本论文结合宝鸡石油钢管有限责任公司"ERW焊管+热张力减径+热处理+管加工”生产线,以碳锰钢为基础添加适量的Gr、Mo等合金元素详细研究了化学成分、热张减工艺,淬火方式、回火制度等参数对高钢级油井管微观组织和力学性能的影响,得出以下结论：(1)碳含量过低难以保证强硬度,而碳含量过高容易使得裂纹敏感性增加不利于后面的焊接；钼含量低则会对淬透性及腐蚀试验产生影响,但钼含量很高则会增加成本,综上所述碳的含量拟定为0.20%、钼含量拟定为0.40%°(2)加热到不同温度奥氏体化后的组织均为典型板条马氏体组织,随着奥氏体化温度的升高,奥氏体晶粒呈长大趋势,奥氏体化温度对马氏体板条宽度的影响不大,而马氏体板条块面积随奥氏体化温度升高,增大趋势明显；快速感应加热较普通缓慢加热的晶粒尺寸要细小很多。(3)再加热淬火后奥氏体呈等轴状,每个原奥氏体晶粒由几个不同取向的马氏体板条组成,回火过程中随回火温度升高,强硬度大幅度降低、塑韧性有所提高；再加热淬火-回火工艺中以880℃淬火、620℃回火保温90min时,σ0.2=704MPa、 ab=827MPa、5=18%、CV=47J,为该工艺最佳的工艺参数。(4)直接淬火后奥氏体沿着轧制方向拉长呈扁平状,且主板条间存在相对细小的次生板条,通过对比可知直接淬火-回火工艺在同等热处理条件下的强硬度远高于再加热淬火-回火工艺,塑韧性则呈相反规律；直接淬火-回火工艺以880℃淬火、650℃回火保温90min时,σ0.2=745MPa、σb=855MPa、δ=23%、CV=33J为最佳的力学性能。(5)根据以上研究结果,确定了C95级耐腐蚀油井管的化学成分为：0.20%C、0.26%Si、0.80%Mn、1.00%Cr、0.40%Mo;优化的热处理工艺：再加热淬火-回火工艺以880℃淬火、620℃回火保温90min,具备良好的综合力学性能,符合API标准。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 前言  9-10
  1.2 油井管概述  10-13
    1.2.1 油井管在石油工业中的应用  11-12
    1.2.2 石油工业对油井管的要求  12-13
  1.3 油井管的发展历史及生产现状  13-15
    1.3.1 国外油井管发展现状  13-14
    1.3.2 我国油井管发展历程及现状  14-15
    1.3.3 油井管的发展趋势  15
  1.4 高频直缝电阻焊与高频直缝电阻焊管(ERW管)  15-17
    1.4.1 高频直缝电阻焊  15-16
    1.4.2 高频直缝电阻焊管(ERW管)  16-17
  1.5 热张减工艺及直接淬火技术  17-19
    1.5.1 热张减技术  17
    1.5.2 直接淬火  17-18
    1.5.3 宝鸡石油钢管有限责任公司热张减生产线情况介绍  18-19
  1.6 C95油井管性能特点  19-21
    1.6.1 API SPEC 5CT对C95的规定  19-20
    1.6.2 焊接性能  20-21
  1.7 课题来源与主要内容  21-23
第二章实验材料及实验方法  23-28
  2.1 实验材料  23-24
  2.2 实验方法及仪器  24-28
第三章化学成分对组织和性能的影响  28-44
  3.1 碳元素含量对实验钢性能的影响  28-35
    3.1.1 实验材料及方法  28-29
    3.1.2 实验结果及分析  29-35
  3.2 钼元素含量对实验钢的影响  35-42
    3.2.1 实验材料及方法  35-37
    3.2.2 实验结果及分析  37-42
  3.3 小结  42-44
第四章快速感应加热下奥氏体化及热变形行为研究  44-50
  4.1 实验材料及实验方法  44-45
  4.2 实验结果及分析  45-49
    4.2.1 奥氏体化温度对晶粒尺寸的影响  45-46
    4.2.2 奥氏体化温度对淬火组织的影响  46-48
    4.2.3 快速感应加热与缓慢加热对比  48-49
  4.3 小结  49-50
第五章再加热淬火调质对C95油井管的影响  50-60
  5.1. 实验材料及方法  50-51
  5.2 实验结果及分析  51-57
    5.2.1 淬火形貌  51-52
    5.2.2 不同淬火温度的影响  52-53
    5.2.3 不同回火温度  53-56
    5.2.4 回火保温时间  56-57
  5.3 分析  57-58
  5.4 小结  58-60
第六章直接淬火-回火  60-67
  6.1 实验材料及方法  60-61
  6.2 实验结果及分析  61-65
    6.2.1 淬火组织  61
    6.2.2 力学性能  61-65
  6.3 小结  65-67
第七章结论  67-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
附录A：攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-76

C95级ERW耐腐蚀油井管成分及热处理工艺研究

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