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理化检验（物理分册） 2023年第11期59卷 23-27页

作者：赵映辉孙群峰刘超刘安民衡阳华菱钢管有限公司衡阳421001 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819 湖南工学院衡阳421002

对c110无缝钢管进行调质处理,研究了调质次数对c110钢组织和摩擦磨损行为的影响。结果表明:随着调质次数的增加,c110钢晶粒发生细化,但细化效果越来越不明显,且材料中第二相不断聚集、长大;在晶粒度和第二相的共同影响下,c110钢的硬度... 详细信息

对c110无缝钢管进行调质处理,研究了调质次数对c110钢组织和摩擦磨损行为的影响。结果表明:随着调质次数的增加,c110钢晶粒发生细化,但细化效果越来越不明显,且材料中第二相不断聚集、长大;在晶粒度和第二相的共同影响下,c110钢的硬度随着调质次数的增加呈先升高后降低的趋势;经二次调质处理后,c110钢的晶粒细化明显,细晶强化效果显著,而第二相长大不明显,材料的耐磨性能最好。

关键词： c110钢调质处理晶粒细化摩擦磨损行为耐磨性能

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c110钢氢渗透特性及其对应力腐蚀开裂的影响

C110钢氢渗透特性及其对应力腐蚀开裂的影响

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作者：周雯洁西南石油大学

学位级别：硕士

随着酸性油气田的钻井开发及cO2驱油技术的运用发展,使套管钢在服役过程中面临各种复杂恶劣的腐蚀环境,不仅能在酸性腐蚀介质中发生析氢反应生成氢,让直径很小的氢原子轻易通过吸附扩散进入钢材内,使金属晶格发生高度变形,引发各种氢损... 详细信息

随着酸性油气田的钻井开发及cO2驱油技术的运用发展,使套管钢在服役过程中面临各种复杂恶劣的腐蚀环境,不仅能在酸性腐蚀介质中发生析氢反应生成氢,让直径很小的氢原子轻易通过吸附扩散进入钢材内,使金属晶格发生高度变形,引发各种氢损伤失效事故;还会受到不同种类高强度的复杂应力作用导致材料开裂失效。面对目前日趋严峻的服役腐蚀环境,套管钢可能受到氢、应力和腐蚀的协同作用影响,加速腐蚀的进行,严重威胁油套管的安全服役和使用寿命。c110级套管钢是标准新纳入的高强度抗SSc油套管,因此本文围绕c110钢在酸性模拟油田采出水环境中的氢渗透特性、应力腐蚀以及氢对应力腐蚀开裂的影响进行了研究,对于套管钢在油气田安全开采中的合理使用提供一定的理论依据。采用Devanathan-Stachurski双电解池法针对毒化剂、氢陷阱、腐蚀产物膜和环境因素对c1 10钢在含饱和cO2模拟油田采出水溶液中氢渗透特性的影响进行了探究。实验结果表明,氢渗透扩散过程中,氢陷阱数量的多少决定了氢的穿透时间,不可逆氢陷阱仅是延长氢的扩散时间,而可逆氢陷阱是能降低氢的扩散系数。腐蚀介质pH值的减小和温度的升高能提高c110钢的氢渗透特性,D与T可满足Arrhenius函数关系。腐蚀产物膜通过改变其表面氢浓度和膜-基体界面处的氢浓度来影响氢的扩散行为,结构完整且致密性良好的FecO3膜,能起到较好的物理阻碍作用。通过对电化学充氢前后的c110钢电化学性能和力学性能的测试分析,得到其力学参数;通过SEM对腐蚀后表面微观形貌的观察,XRD对物相组成的分析,结合电化学测试探究了在应力作用下温度对c110钢腐蚀行为的影响。结果表明,c110钢随着电化学充氢时间的延长,传递电阻减小,双电层电容变大,自腐蚀电流密度Icorr增加,自腐蚀电位Ecorr降低,充氢后氢原子的渗入,降低了钢的耐蚀性能;电化学充氢后,屈服强度和抗拉强度明显降低,氢脆和阳极溶解的共同作用增大了 c110钢的应力腐蚀开裂敏感性。应力的作用下,溶液温度的升高引起反应中传递电阻和膜电阻的减小,自腐蚀电流密度增大,而自腐蚀电位随之减小。不同温度下的腐蚀产物主要是α-Fe和FecO3,高温和应力作用破坏了膜的结构,离子在膜内的扩散能力增强,电荷传递更加容易;膜内晶粒数量增多,但晶粒尺寸变小,呈现不规则形状地杂乱排列,膜的结合力相对降低,使膜的完整性和对金属基体的保护性受到破坏,从而促进了腐蚀反应的进行。利用四点弯曲应力加载方法分别对电化学预充氢前后的c110钢进行应力定量加载,对在标准NcAEB溶液和含饱和cO2模拟油田采出水溶液中腐蚀后的腐蚀速率、电化学性能、微观形貌和物相组成进行了表征,结果表明外加应力的作用使金属晶格的扭曲变形,破坏腐蚀产物膜的完整性和保护性,加快了腐蚀速率,传递电阻和产物膜电阻减小,自腐蚀电流密度增大,c110钢的腐蚀倾向增大。充氢后的c110钢基体表面具有更大的活性,氢与应力的共同作用会对c110钢造成更大的破坏。c110钢在cO2模拟环境中腐蚀后的产物为α-Fe、Fe2O3和MgFe2O4,外加应力不会改变腐蚀产物的物相组成,但会破坏了腐蚀产物膜的结构;氢与应力的共同作用影响了腐蚀后的物相组成。

关键词： c110钢氢渗透应力腐蚀开裂四点弯曲电化学充氢

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盐浴渗氮对c110钢耐冲刷腐蚀性能的影响

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材料热处理学报 2013年第S2期34卷 216-220页

作者：潘东林元华罗德福曾德志黄润波王均四川大学制造科学与工程学院四川成都610065 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西华大学材料科学与工程学院四川成都610039

为了提高c110钢的耐腐蚀和耐冲刷性能,对c110钢在430～640℃下进行盐浴渗氮,并通过XRD、SEM、OM和显微硬度仪研究了c110钢渗氮层的显微组织及渗氮温度对耐冲蚀性能的影响。结果表明:c110钢的渗氮层厚度随渗氮温度的升高而增加。渗氮温度... 详细信息

为了提高c110钢的耐腐蚀和耐冲刷性能,对c110钢在430～640℃下进行盐浴渗氮,并通过XRD、SEM、OM和显微硬度仪研究了c110钢渗氮层的显微组织及渗氮温度对耐冲蚀性能的影响。结果表明:c110钢的渗氮层厚度随渗氮温度的升高而增加。渗氮温度为430℃时,渗氮层为Fe3N相和少量Fe4N相,580℃渗氮时,渗层出现少量Fe3O4相的疏松层,640℃渗氮时渗层厚度进一步增厚并存在较厚的疏松层。盐浴渗氮后试样的表面显微硬度提高2～3倍,耐冲蚀性能得到很好的改善,在430℃渗氮4 h的样品耐冲刷腐蚀性最好,质量损失不足未渗氮样的十分之一,随着渗氮温度的上升,耐冲刷性能逐渐降低。

关键词： c110钢盐浴渗氮温度冲刷腐蚀性能

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外加电位对c110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响

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机械工程材料 2017年第5期41卷 11-16页

作者：赵国仙李婷谢俊峰吕祥鸿薛艳钟强西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 塔里木油田分公司油气工程研究院库尔勒841000 西安摩尔石油工程实验室股份有限公司西安710065

通过c110钢的硫化物应力开裂试验和氢渗透试验,研究了外加电位对c110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响,并对其开裂机制进行了探讨。结果表明:当加载应力为c110钢屈服强度的85%、未外加电位时,c110钢通过了NAcE TM 0177-2016标准A... 详细信息

通过c110钢的硫化物应力开裂试验和氢渗透试验,研究了外加电位对c110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响,并对其开裂机制进行了探讨。结果表明:当加载应力为c110钢屈服强度的85%、未外加电位时,c110钢通过了NAcE TM 0177-2016标准A法检测,具有良好的抗硫化物应力开裂性能,而外加-100mV和+100mV电位(相对于开路电位)时,c110钢试样发生了断裂,硫化物应力开裂敏感性增强;外加阳极电位时,开裂机制与阳极溶解有关;外加阴极电位时,开裂机制与阴极析氢有关;随着外加阴极电位的增大,稳态氢渗透电流密度增大,次表面氢浓度增大,硫化物应力开裂的敏感性增强。

关键词： c110钢硫化物应力开裂氢渗透外加电位

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含cl-服役环境中油井管的腐蚀疲劳寿命评估与可靠性研究

含Cl-服役环境中油井管的腐蚀疲劳寿命评估与可靠性研究

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作者：杨程晖西安石油大学

学位级别：硕士

油井管材料在实际服役工况下会受到腐蚀介质和交变载荷的共同作用,两者的交互作用会加速损伤,降低油井管的抗疲劳性能,影响其服役寿命。因此,研究油井管材料的腐蚀疲劳行为并对其寿命进行可靠性分析具有重要的工程实际意义。本文旨在重... 详细信息

油井管材料在实际服役工况下会受到腐蚀介质和交变载荷的共同作用,两者的交互作用会加速损伤,降低油井管的抗疲劳性能,影响其服役寿命。因此,研究油井管材料的腐蚀疲劳行为并对其寿命进行可靠性分析具有重要的工程实际意义。本文旨在重点研究交变载荷与腐蚀环境交互作用下的油井管材料的寿命预测及寿命可靠性分析,以实验分析为基础,结合现有疲劳寿命预测模型,建立一套适用于油井管材料腐蚀疲劳可靠性研究方法,为油井管安全服役提供理论和数据支持。以油田中常用的c110钢为研究对象,通过开展不同应力水平、cl浓度及加载频率下的腐蚀疲劳试验。c110钢的腐蚀疲劳试验采用试验法和解析法,利用统计学和概率论知识对c110钢进行腐蚀疲劳寿命评估及可靠性分析,主要得到以下结论:(1)在不同腐蚀环境下,分析c110钢的腐蚀疲劳循环特征,结果表明在三种腐蚀环境下c110钢均呈现初始循环硬化后循环软化的特征,并且c110钢的循环硬化/循环软化特征与cl浓度密切相关,cl浓度越低,c110材料在循环加载初期的循环硬化现象越显著,随着cl浓度的增大,材料在循环后期的循环软化速率越快。(2)分析应力幅、cl浓度及加载频率对c110钢腐蚀疲劳寿命的影响。分析得出:在给定的应力比下,随着应力水平的降低,c110钢的腐蚀疲劳寿命显著增大,且c110钢的腐蚀疲劳寿命下降幅度逐渐减小,腐蚀疲劳寿命曲线趋于平缓;在频率一定的条件下,c110钢的腐蚀疲劳寿命总体趋势是随着cl浓度的增大而减小,且腐蚀疲劳寿命的降幅随cl浓度的升高呈先增大后减缓的趋势;在不同浓度的盐溶液中,c110钢的腐蚀疲劳寿命随着加载频率的增大均呈现上升趋势,且增幅不断增大;对比分析cl浓度和载荷循环频率对c110钢的腐蚀疲劳寿命的影响可得,腐蚀损伤与疲劳损伤间是存在一定的竞争关系。(3)对c110钢的腐蚀疲劳寿命进行正态性分布检验可得,腐蚀疲劳寿命服从对数正态分布。对成组法得到的腐蚀疲劳中值寿命进行拟合,获得中值应力寿命表达式。采用Basquin模型和Weibull三参数模型两种疲劳寿命预测模型对c110钢的腐蚀疲劳寿命进行拟合,对比分析可得Basquin模型拟合精度更高,更适用于描述c110钢的腐蚀疲劳S-N曲线。(4)采用Basquin模型进一步得到c110钢在不同加载应力下具有95%置信水平和不同可靠度的P-S-N曲线。

关键词： c110钢腐蚀疲劳可靠性 P-S-N曲线

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