泵頭體材料在高濃度鹽酸條件下的應(yīng)力腐蝕行為及其開裂機(jī)理.pdf

1、石油工業(yè)是一個(gè)國家能源的支柱,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國內(nèi)對(duì)石油的需求量也越來越大。因此,加大對(duì)國內(nèi)各大油田深層石油的開采變得日益迫切。壓裂泵是石油開采過程中的關(guān)鍵設(shè)備,目前在國內(nèi)各大油氣田深層采油作業(yè)中廣泛使用。但是,在實(shí)際使用過程中這種壓裂泵經(jīng)常發(fā)生突發(fā)性破壞,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以,弄清楚壓裂泵失效的過程和原因已經(jīng)勢(shì)在必行。
　　壓裂泵所用材料主要為25Cr2Ni4MoV,這種合金鋼有著較優(yōu)異的綜合力學(xué)

2、性能。已經(jīng)有研究表明,壓裂泵在高濃度鹽酸環(huán)境中受到拉應(yīng)力的共同作用,應(yīng)力腐蝕開裂是導(dǎo)致壓裂泵突發(fā)破壞的原因之一。本文采用四點(diǎn)彎應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置研究了25Cr2Ni4MoV鋼在鹽酸溶液中的開裂過程,得到缺口位置撓度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線。結(jié)果發(fā)現(xiàn),整個(gè)開裂過程分為三個(gè)階段:裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展與瞬間斷裂;同時(shí),斷裂時(shí)間隨著外加應(yīng)力的減小而增大,呈現(xiàn)出典型的應(yīng)力腐蝕開裂特征。
　　本文還探究了合金元素以及材料微觀組織對(duì)25Cr2Ni4Mo

3、V鋼應(yīng)力腐蝕性能的影響,分析了這種材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的機(jī)理。
　　25Cr2Ni4MoV與30CrNi2MoV鋼的應(yīng)力腐蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,Cr/C比較低的30CrNi2MoV鋼應(yīng)力腐蝕壽命更短,說明提高Cr/C比有利于改善材料的應(yīng)力腐蝕性能。
　　通過控制淬火溫度、保溫時(shí)間以及回火溫度等熱處理工藝參數(shù),改變了25Cr2Ni4MoV鋼的顯微組織。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,原奧氏體平均晶粒越小,回火溫度越高,試樣應(yīng)力腐蝕壽命越長。

4、>　　采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察25Cr2Ni4MoV鋼應(yīng)力腐蝕裂紋萌生期以及擴(kuò)展期的微觀特征,結(jié)果顯示裂紋的萌生主要發(fā)生在原奧氏體晶界上,裂紋的擴(kuò)展與尖端應(yīng)力集中有關(guān),一般呈“Z”字形或者近似直線形。
　　在透射電子顯微鏡(TEM)下對(duì)原奧氏體晶界進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),晶界上分布著許多離散的長條狀析出物(第二相顆粒)。在晶界上進(jìn)行能譜(EDS)分析,發(fā)現(xiàn)Cr元素的含量只有基體含量的1/2或更低。原奧氏體晶界上由于存在析出物,同時(shí)C