某油井G105钻杆断裂失效分析

在某油井深400~500 m处,钻杆1在解卡时断裂,随后钻杆2在打捞落鱼时断裂。采用断口形貌分析、化学成分分析、显微组织分析、力学性能测试等手段分析了两根钻杆断裂的原因。结果表明,钻杆1与井壁摩擦过程中发生相变,强度下降塑性增加,发生韧性断裂;钻杆2与井壁摩擦时,形成大量马氏体,韧性恶化,当再次承受拉力时发生脆性断裂。建议监测井内结构变化,保证钻井液的循环畅通,优化钻具结构设计,防止钻杆因相变而断裂,同时禁止工人违规操作,避免钻杆因超载发生断裂。

延迟加速冷却对X100管线钢的组织和性能的影响

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等实验技术,研究了X100管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X100管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的B含量增加,F含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X100管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。通过延迟加速冷却方法获得的细小的B板条和较高位错密度的F,赋于材料较高的强韧特性和优良的大变形能力。

基于延迟加速冷却的X80管线钢的组织和性能

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等实验技术,研究了X80管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化。结果表明,通过延迟加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的B含量增加,F含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X80管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。通过延迟加速冷却方法获得的细小的B板条和较高位错密度的F赋予材料较高的强韧特性和优良的大变形能力。

X70大变形管线钢延迟加速冷却组织和性能分析

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,研究了X70管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律。研究表明,通过延迟加速冷却,X70管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X70管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。

X100管线钢在应变时效中的脆化

采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在应变时效中的脆化规律进行了研究。结果表明,应变时效使实验钢X100产生脆化。随应变时效温度升高,强度和硬度增加,塑性和韧性下降。应变时效脆化形成的机理是管线钢间隙原子与位错的交互作用。

基于临界区加速冷却的(B+F)X80大变形管线钢的组织和性能研究

采用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等试验技术,对X80管线钢在临界区加速冷却工艺下的组织性能变化规律进行了研究。结果表明,通过临界区加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的贝氏体含量增加,铁素体含量降低,导致屈服强度增高,塑性降低。当始冷温度为840℃时,显微组织以细小、多位向分布的贝氏体为主,辅以高密度位错的多边形铁素体。这种(B+F)双相组织使得试验钢的屈强比为0.80、均匀伸长率为10.0%、形变强化指数为0.12,满足了大变形管线钢的技术要求。

(B+M/A)X80大变形管线钢的组织与性能

采用一种新的HOP(Heat on-line partitioning)技术使X80管线钢得到了(B+M/A)复相组织。与普通X80管线钢相比,(B+M/A)X80管线钢在满足强度要求的基础上,有更优良的变形能力,其屈强比为0.80,均匀伸长率为10.3%,形变强化指数为0.14,满足了大变形管线钢的技术要求,适合应用于地震带、冻土等大位移的油气管线服役环境。显微组织分析表明,在(B+M/A)X80管线钢中,回火态贝氏体和细微化M/A间的复合作用,赋予材料高的强、塑特性。其中贝氏体基体中碳化物的析出和马氏体的形成,保证了材料具有较高的强度。贝氏体基体回火软化、位错恢复和薄片状或块状残留奥氏体的形成,使得材料具有良好的塑性变形能力。

配分温度对(B+M/A)X80大变形管线钢组织和性能的影响

采用热模拟方法,通过不同配分温度的HOP(Heating on-line partitioning)处理,使X80管线钢获得(B+M/A)复相组织和优良的变形能力。采用力学性能测试、材料显微分析和X射线衍射方法研究了在不同配分温度下(B+M/A)X80管线钢的组织演变规律,分析了显微组织对其力学性能的影响。研究结果表明,随着配分温度的升高,由于贝氏体板条宽化、位错密度降低、残余奥氏体含量增加和碳化物的粗化,导致实验钢的强度降低和塑性增加。当配分温度较高时,残余奥氏体稳定性和含量的降低是材料强度增加、塑性降低的显微组织因素。

终冷温度对(B+M/A)X80管线钢组织-性能的影响

通过HOP技术,使X80管线钢获取了(B+M/A)复相组织。采用力学性能测试、显微分析和X射线衍射方法研究了在不同终冷温度条件下(B+M/A)X80管线钢的组织演变规律,分析了显微组织对力学性能的影响。结果表明,随着终冷温度的升高,贝氏体的板条宽度增加,贝氏体的含量和位错密度减小以及残余奥氏体量增加,导致材料强度降低和塑性增加。在高的终冷温度条件下,马氏体的形成、碳化物的析出和残余奥氏体的分解是材料强度增加和塑性减小的内在因素。在不同终冷温度下,实验钢的屈强比都小于0.85,均匀伸长率大于0.8%,形变强化指数大于0.10,符合大变形管线钢的技术要求。

X100管线钢在预应变中的脆化

管线钢的脆化是管道安全的一个突出问题。针对管道工程的要求,采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在预应变中的脆化规律进行了研究,为X100管线钢管的工程施工和安全服役提供试验依据。结果表明:随着预应变量的增大,强度和硬度增加,伸长率和韧性下降,使试验钢X100产生脆化。预应变形成的机理是管线钢位错亚结构的变化。

终冷温度对X100管线钢组织与性能的影响

利用在线加热配分(HOP)技术,可使X100钢获得(B+M/A)复相组织和大变形性能。采用力学性能测试、材料显微分析和X射线衍射方法研究了(B+M/A)X100管线钢在不同HOP终冷温度条件下的组织与性能特征。结果表明,随着终冷温度的升高,试验钢贝氏体的板条宽度增加,贝氏体的含量和位错密度减小,导致材料强度降低和塑性增加。在高的终冷温度条件下,马氏体的形成、碳化物的析出和残留奥氏体的分解导致材料强度增加和塑性降低。但是,在本试验所采用的不同终冷温度下,试验钢的屈强比均不高于0.80,均匀伸长率均不低于8%,形变强化指数大于0.10,符合大变形管线钢的技术要求。

卷取温度对大变形(B+M/A)X80管线钢组织和性能的影响

通过卷取连续HOP(heating on-line partitioning)技术,使X80管线钢获取了(B+M/A)复相组织和大变形性能。采用力学性能测试、显微分析和X射线衍射方法研究了在不同卷取温度条件下(B+M/A)X80管线钢的组织演变规律,分析了显微组织对其力学性能的影响。结果表明,随着卷取温度的升高,贝氏体的含量和位错密度减小,残余奥氏体含量增加,导致材料强度降低和塑性增加。在高的卷取温度条件下,碳化物的析出和残余奥氏体的分解是材料强度增加和塑性减小的显微组织因素。在一定卷取温度下,实验钢有低的屈强比、高的均匀伸长率和和高的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。