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石油钻杆材料在低温下性能研究

发布时间:2016-02-24

来源:http://www.zhsyzj.com/news/50.html

        虽然石油钻杆在材料本身上已经具备高温,低寒等性能指标,但是随着周边开采环境的变化,本身也会发生改变,那么低温下石油钻杆材料的性能是怎样的呢,看看石油钻杆厂家--濮阳中恒石油钻具小编的介绍吧!

        深海油气资源十分丰富,随着陆地和浅海重大油气田发现数量的减少,深海以及冰川等低温环境下的油气开采前景乐观,具有重大的现实意义。金属材料在低温环境中服役往往会发生低温脆性断裂,尤其是高强度材料的韧脆转变温度较高,即使在温度不是很低的环境下,也可能发生低应力脆断。根据国内统计资料表明,钻杆失效将引起巨大的经济损失,处理钻杆失效事故的花费和直接经济损失相当可观,研究如何有效防止钻杆在低温环境下发生低应力脆断具有重要的现实意义。低温环境的油气资源开发对钻杆的低温性能提出严苛要求,为防止材料发生低应力脆断,必须研究材料的低温性能。目前评价材料低温脆性的常用方法是系列温度冲击试验,该方法可以找到工程脆性破坏与材料低温冲击韧度之间的经验关系,某些低温脆性评定指标就是由冲击试验方法获得的。

        G105钻杆是目前使用量更大的高强度钻杆之一。本文分析了G105钻杆材料26CrMo钢在低温环境下的组织和力学性能变化,希望能够为低温钻杆材料的使用和研发提供一定的参考。

        实验材料取自G105钻杆管体,材质为调质处理过的26CrMo,其化学成分(质量分数,%)分别为0.231C,0.972Cr,0.2396Si,0.1556Mo,1.1609Mn,0.0428Ni,0.0105P,0.009V,0.0013S,97.1301Fe。常温下的屈服强度为786MPa,抗拉强度为847MPa,断后伸长率为31.0%,冲击韧度为241.1J·cm-2,洛氏硬度为30.3HRC。将经过调质处理后的26CrMo钢加工成标准拉伸、冲击试样,采用CDW-60冲击试验低温槽(GB\T299)分别对试样进行-40、-50、-60℃保温处理,保温时间均为240min。CDW-60冲击试验低温槽(GB\T299)温度为室温~-60℃,精度为±0.5℃,功率为1.5kW,冷槽体积:120mm×120mm×80mm(深),电源电压:AC220V±10%,50Hz。

        在研究的温度范围内,随实验温度的降低,G105钻杆材料的抗拉强度较室温略有升高,但屈服强度和硬度明显升高,冲击韧度降低。引起材料力学性能变化的主要原因是马氏体组织的出现及其分布。在低温环境下,26CrMo钢发生了奥氏体向马氏体的转变,同时发生了碳化物的重新分布。G105钻杆材料宏观断口的断裂形式属于韧性断裂。随温度的降低,表征材料韧性的纤维区的比例逐步降低,而表征材料脆性的放射区的比例逐步增加,这表明材料的韧性下降,脆性增加

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