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30CrMo钢表面堆焊Inconel625镍基合金性能的研究

作　者: 杨洁
导　师: 王晓军
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 高含硫油气井 30CrMo钢 Inconel 625镍基合金 堆焊 均匀腐蚀
分类号: TG455
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


世界的不断发展进步使全球石油、天然气的消耗日趋扩张,但能源替代技术进展缓慢。目前世界上已发现了400多个具有工业价值的含硫化氢气田,其硫化氢含量变化区间很大,从微含硫化氢到含硫化氢占92%以上。由于对油气井的开采工作日益加重,因此,原来开采难度较大的高含硫油气田也列入了即将开采的范围。在分析研究了开采高含硫油气井存在的问题及其腐蚀机理后,国内外提出了一些预防硫化氢腐蚀问题的措施。在实际应用之中,由于合金含量高的钢抗腐蚀性能越好,因此世界上大多数著名的厂商应用的采油树、采气树井口材料是AISI4130,对应的中国牌号是30CrMo钢。本文以30CrMo钢作采油树的阀体或阀盖材料,通过采用钨极氩气保护的TIG堆焊技术,在其表面堆焊4～5mm厚的Inconel 625镍基合金焊丝,对堆焊后的材料机械性能、微观组织及堆焊层的成分分布进行分析,并对堆焊后的材料采用全浸式均匀腐蚀试验的方法测定其腐蚀速率,研究材料的抗腐蚀能力。研究结果表明,Inconel 625镍基合金堆焊层与30CrMo母材结合良好,未发现宏观表面缺陷。Inconel 625镍基合金与30CrMo相比,材料的塑性,抗拉强度均较高,屈服强度无明显变化,硬度略有下降,但是能达到设备的使用要求。Inconel 625镍基合金堆焊层较30CrMo母材有明显的抗点蚀和硫化物腐蚀的能力。在饱和硫化氢介质中,其腐蚀速率只有30CrMo钢的1/8左右。可见,Inconel 625镍基合金具有良好的抗硫元素腐蚀的性能。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章 绪论  9-27
  1.1 石油、天然气的应用与发展  9-10
    1.1.1 石油  9
    1.1.2 天然气  9-10
    1.1.3 发展趋势  10
  1.2 高含硫气藏的分布及特点  10-11
  1.3 开采高含硫气井存在的问题  11-12
    1.3.1 H_2S 的剧毒性  11
    1.3.2 设备管道的严重腐蚀  11-12
  1.4 高含硫气井的腐蚀  12-17
    1.4.1 高含硫气井的腐蚀机理  12-15
    1.4.2 在 H_2S/C0_2 共存条件下的腐蚀  15-17
    1.4.3 多相流腐蚀  17
  1.5 高含硫气井的防腐措施  17-19
    1.5.1 防腐蚀设计  17-18
    1.5.2 工艺防腐措施  18
    1.5.3 选择合适的耐腐蚀金属  18
    1.5.4 添加缓蚀剂  18
    1.5.5 防腐层和衬里  18-19
    1.5.6 合理下放封隔器  19
    1.5.7 改善材质  19
    1.5.8 防止固相沉积  19
  1.6 高抗硫井口设备的研究进展  19-23
    1.6.1 井控装备  19-20
    1.6.2 井口装置结构设计方案  20-22
    1.6.3 采油树结构设计方案  22
    1.6.4 采气树结构设计方案  22-23
  1.7 高抗硫井口设备材料的选择  23-25
    1.7.1 API 标准  23
    1.7.2 采油树材料的选择及性能分析  23-25
  1.8 研究意义  25-27
第2章 30CrMo 钢表面堆焊Incone1625 镍基合金  27-41
  2.1 母材  27-28
    2.1.1 30CrMo 钢的化学成分及机械性能  27
    2.1.2 30CrMo 钢的特征  27-28
    2.1.3 30CrMo 钢的热处理工艺  28
  2.2 焊材  28-31
    2.2.1 Inconel 625  29
    2.2.2 Inconel 625 的特点  29-31
  2.3 焊接规范  31-32
  2.4 焊接后材料的机械性能  32-36
    2.4.1 拉伸试验  32-34
    2.4.2 弯曲试验  34-35
    2.4.3 冲击试验  35-36
  2.5 硬度  36-38
  2.6 微观组织  38-40
  2.7 小结  40-41
第3章 Inconel 625 镍基合金堆焊层成分分布及断裂韧性  41-47
  3.1 堆焊层成分分布  41-43
  3.2 堆焊后材料的断裂韧性  43-46
  3.3 小结  46-47
第4章 30CrMo 表面堆焊Incone1625 的防腐蚀性能  47-54
  4.1 试验方法  47-48
    4.1.1 材料准备  47
    4.1.2 腐蚀条件  47
    4.1.3 腐蚀周期  47-48
  4.2 试验过程  48-49
  4.3 试验结果及分析  49-52
    4.3.1 腐蚀试验结果  49-50
    4.3.2 腐蚀试验分析  50-52
  4.4 小结  52-54
结论  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  61

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 堆焊及补焊
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