热处理对膨胀套管残余奥氏体含量及力学性能的影响_魏淼.pdf
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1、 热处理工艺热处理对膨胀套管残余奥氏体含量及力学性能的影响魏淼,米永峰,石晓霞,何建中,姜 海龙,张行刚,蔻沙 沙(内蒙古包钢钢管有限公司,内蒙古包头)摘要:研究不同热处理工艺对膨胀套管残余奥氏体含量及力学性能的影响。结果表明:与淬火高温回火热处理工艺相比,采用淬火亚温正火高温回火热处理工艺可获得更多残余奥氏体,而适量的残余奥氏体改善了材料的综合力学性能,降低了屈强比,提高了膨胀套管的塑性和靭性,使材料均匀延伸率由提升至,满足膨胀要求。关键词:膨胀套管;热处理;残余奥氏体;塑性;韧性:,开放科学(资源服务)标识码():,(,):,:;膨胀套管作为一种高技术含量的石油专用管产品,不仅要求材料膨胀
2、前具有足够的塑性和韧性保证其膨胀过程,还要求 材料在膨胀后能达到标准相应钢级套管的力学性能,才能确保其服役安全。尤其是对于“等井径钻井技术”来说,膨胀套管在塑性、韧性方面的要求更加严格。为了满足不同膨胀量的需求,膨胀套管在膨胀前须具有良好的塑性及靭性。膨胀套管采用 低碳、中锰、微合金含铝体系,通过热处理使钢中获得残余奥氏体,利用残余奥氏体在变形过程中逆相变特性,使管材具有 髙强 度的同时又具有良好的塑性。魏淼(),女,工程师,从事无缝钢管的产品研发及质量攻关工作。本文采用彩色金相、射线衍射仪、万能拉伸试验机等分析手段研究不同热处理工艺对膨胀套管残余奥氏体含量及力学性能的影响。试验材料及方法材料
3、试验用钢级膨胀套管的化学成分见(质量分数)表。采用高炉铁水为原料,经铁水预脱硫处理、真空顶底复吹转炉 冶炼、钢包炉精炼、真空处理、圆坯连铸,穿 孔 轧制成 规格 为¥的无缝钢管。利用 全自动 相变仪测试试验钢的奥氏体转 变开始温度)和奥氏体转变终了温度),得到,为丈、为丈。,钢管年月第卷第期热处理工艺根据射线衍射原理,物相的射线衍射线累积强度随该相在试样中的相对含量的增加而提高,根据选定的马氏体相及奥氏体相衍射的累积强度,代人公式()计算钢中残余奥氏体相的体积分数:(),()其中,是钢中碳化 物相总量的体 积分数;和分别是钢中马氏体和奥氏体()晶面衍射线的累积强度;是奥氏体()晶面与马氏体()
4、晶面所对应的强度因子之比。根据公式计算得出号试样残余奥氏体含量为,号试样残余奥氏体含量为。表试验用膨胀套管的化学成分(质量分数)?彡 彡试验方法切取¥管样进行小炉热处理试验,工艺曲线如图所示。号试样经过 奥氏体化保温后水冷,随后在亚温正火保温,最后在丈高温回火保温;号试样经过:奥氏体化保温后水冷,随后在尚温回火保温。时间时间()号试样()号试样图试验钢热处理工艺曲线将热处理后的试样经砂纸研磨和抛光后用浓度的偏重亚硫酸钠水溶液与浓 度的苦味酸酒精溶液,以:体积混合后,再加人浓度为的浓盐酸的腐蚀溶液在:进行腐蚀,在光学显微镜下观察微观组织。同时根据套管和 油管规范标准,取横向肩宽为的板状拉伸试样,
5、用液压拉伸试验机以的拉伸速度在室温下进行拉伸试验;切取纵向 夏比型缺口冲击试样,在试验机进行丈低温冲击试验为了研究热处理后试样中残余奥氏体的含量,使用荷兰帕纳科公司型射线衍射仪进行射线衍射试验,其试验参数为:铜靶、电压、电流、步宽为。精确测定试样中残余奥氏体含量,马氏体选择()、()两晶面的衍射线,残余奥氏体选用()、()、()三晶面的衍射线,共条衍射线进行步进扫描,精确测定对应的衍射角。试验结果及讨论残余奥氏体的定量分析试验钢的射线衍射谱及标定如图所示。魏淼等:热处理对膨胀套管残余奥氏体含量及力学性能的影响 ()()()号试样()号试样()()()()()图试验钢射 线衍射彩色显微组织分析通
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