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G105高強(qiáng)度石油鉆桿材料26CrMo低溫鋼化學(xué)成分力學(xué)性能
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-09-19
G105鉆桿是目前使用量最大的高強(qiáng)度鉆桿之一。本文分析了G105鉆桿材料26CrMo鋼在低溫環(huán)境下的組織和力學(xué)性能變化，希望能夠?yàn)榈蜏劂@桿材料的使用和研發(fā)提供一定的參考。
深海油氣資源十分豐富，隨著陸地和淺海重大油氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)量的減少，深海以及冰川等低溫環(huán)境下的油氣開采前景樂觀，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。金屬材料在低溫環(huán)境中服役往往會(huì)發(fā)生低溫脆性斷裂，尤其是高強(qiáng)度材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度較高，即使在溫度不是很低的環(huán)境下，也可能發(fā)生低應(yīng)力脆斷。根據(jù)國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)資料表明，鉆桿失效將引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失，處理鉆桿失效事故的花費(fèi)和直接經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可觀，研究如何有效防止鉆桿在低溫環(huán)境下發(fā)生低應(yīng)力脆斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。低溫環(huán)境的油氣資源開發(fā)對(duì)鉆桿的低溫性能提出嚴(yán)苛要求，為防止材料發(fā)生低應(yīng)力脆斷，必須研究材料的低溫性能。目前評(píng)價(jià)材料低溫脆性的常用方法是系列溫度沖擊試驗(yàn)，該方法可以找到工程脆性破壞與材料低溫沖擊韌度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，某些低溫脆性評(píng)定指標(biāo)就是由沖擊試驗(yàn)方法獲得的。
G105鉆桿是目前使用量最大的高強(qiáng)度鉆桿之一。本文分析了G105鉆桿材料26CrMo鋼在低溫環(huán)境下的組織和力學(xué)性能變化，希望能夠?yàn)榈蜏劂@桿材料的使用和研發(fā)提供一定的參考。
實(shí)驗(yàn)材料取自G105鉆桿管體，材質(zhì)為調(diào)質(zhì)處理過的26CrMo，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）分別為0.231C，0.972Cr，0.2396Si，0.1556Mo，1.1609Mn，0.0428Ni，0.0105P，0.009V，0.0013S，97.1301Fe。常溫下的屈服強(qiáng)度為786MPa，抗拉強(qiáng)度為847MPa，斷后伸長(zhǎng)率為31.0%，沖擊韌度為241.1J·cm-2，洛氏硬度為30.3HRC。將經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后的26CrMo鋼加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸、沖擊試樣，采用CDW-60沖擊試驗(yàn)低溫槽(GB\T299)分別對(duì)試樣進(jìn)行-40、-50、-60℃保溫處理，保溫時(shí)間均為240min。CDW-60沖擊試驗(yàn)低溫槽(GB\T299)溫度為室溫～-60℃，精度為±0.5℃，功率為1.5kW，冷槽體積：120mm×120mm×80mm(深)，電源電壓：AC220V±10%，50Hz。
在研究的溫度范圍內(nèi)，隨實(shí)驗(yàn)溫度的降低，G105鉆桿材料的抗拉強(qiáng)度較室溫略有升高，但屈服強(qiáng)度和硬度明顯升高，沖擊韌度降低。引起材料力學(xué)性能變化的主要原因是馬氏體組織的出現(xiàn)及其分布。在低溫環(huán)境下，26CrMo鋼發(fā)生了奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，同時(shí)發(fā)生了碳化物的重新分布。G105鉆桿材料宏觀斷口的斷裂形式屬于韌性斷裂。隨溫度的降低，表征材料韌性的纖維區(qū)的比例逐步降低，而表征材料脆性的放射區(qū)的比例逐步增加，這表明材料的韌性下降，脆性增加。
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