【摘 要】
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本文借助C64.305静态液压万能试验机和NI500C冲击试验机等设备,研究了回火套管钻井钢的力学性能,包括硬度、拉伸性能和冲击性能等。并且借助OM和SEM等设备分析了热处理后钻井钢的显微组织及拉伸、冲击等断口形貌,为断裂机理分析提供支撑,为力学性能分析提供依据,并建立显微组织与力学性能之间的关系。本文研究的主要目的是为套管钻井钢的服役安全提供理论依据,促进套管钻井钢的推广与发展。试验结果表明:当
【基金项目】
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西安石油大学全日制研究生创新基金；
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本文借助C64.305静态液压万能试验机和NI500C冲击试验机等设备,研究了回火套管钻井钢的力学性能,包括硬度、拉伸性能和冲击性能等。并且借助OM和SEM等设备分析了热处理后钻井钢的显微组织及拉伸、冲击等断口形貌,为断裂机理分析提供支撑,为力学性能分析提供依据,并建立显微组织与力学性能之间的关系。本文研究的主要目的是为套管钻井钢的服役安全提供理论依据,促进套管钻井钢的推广与发展。试验结果表明:当淬火温度从850℃升高到940℃,材料硬度先增大后减小,和晶粒尺寸变化具有对应关系,且910℃淬火试样具有最大洛氏硬度值;对910℃淬火试样进行不同温度的回火,发现随着回火温度的升高,套管钻井钢的硬度呈下降趋势,当温度超过550℃,硬度下降速度显著增加,且550℃回火试样相较500℃具有更好的伸长率。以910℃淬火工艺为基础,研究了500℃、550℃和600℃的回火套管钻井钢的拉伸性能,试验结果表明,随着回火温度升高,屈服强度和抗拉强度呈下降趋势,断面收缩率呈上升趋势;对于550℃回火的试样,试验结果对环境温度比较敏感,随着试验温度下降,回火套管钻井钢的屈服强度和抗拉强度呈显著升高趋势,屈强比整体变化不大,塑性整体上呈下降趋势。通过计算回火套管钻井钢强度的低温敏感性发现,屈服强度敏感性系数qs和抗拉强度敏感性系数qb皆大于0,说明回火套管钻井钢的低温强度随温度下降呈升高趋势,且二者的比值大于1,表明材料的塑性性能随温度下降呈下降趋势。以冲击试验为基础,系统的研究了500℃、550℃和600℃的回火套管钻井钢的冲击性能,试验结果表明,随着回火温度升高,回火套管钻井钢的冲击能值呈现升高趋势,塑性特征明显。对于550℃回火的试样,当环境温度降低时,回火套管钻井钢的冲击能值不断下降,断裂方式由韧性断裂向脆性断裂转变。利用公式计算不同试验温度下的剪切断面率,发现回火套管钻井钢的剪切断面率随着试验温度的降低不断减小;通过Boltzmann函数拟合不同试验温度下的剪切断面率估算韧脆转变温度,发现与冲击能值拟合的韧脆转变温度接近,冲击能值拟合的韧脆转变温度在-33.64℃;回火套管钻井钢冲击能值对温度的敏感性随着试验温度先升高后下降,在韧脆转变温度点最大。
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