某井钻杆接头断裂原因

在对某油气井的钻探过程中,钻杆接头发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜分析、力学性能测试、金相检验等方法对该钻杆接头的断裂原因进行分析。结果表明:该钻杆接头的断裂性质为疲劳断裂,钻杆钻进过程中频繁发生跳钻、憋钻现象,使其瞬时载荷较大,在钻杆大端螺纹根部萌生了疲劳裂纹,在复杂的交变载荷作用下,裂纹快速扩展,最终导致钻杆接头发生断裂。

120和125钢级钻杆在NACE溶液中腐蚀行为研究

将改进型27CrMo材料热处理成120和125钢级钻杆,采用电化学技术测试、浸泡试验和硫化物应力腐蚀试验,对比分析了两种钢级材料的腐蚀性能。结果表明:120钢级钻杆出现椭圆状腐蚀坑,而125钢级钻杆出现细长的腐蚀坑,腐蚀坑深度约为120钢级钻杆的两倍,且坑底出现腐蚀裂纹。120钢级钻杆通过了NACE TM 0177 A法D溶液抗硫化物应力腐蚀试验,而125钢级钻杆发生断裂,断裂方式为沿晶断裂,故125钢级钻杆抗硫应力腐蚀性能不佳。

油井管螺纹的表面处理技术研究及进展

螺纹连接是油井管常用的部件,用于连接油套管、钻具等并传递动力。螺纹连接失效是油井管最常见的失效方式,螺纹的表面状态对连接部件的安全、稳定使用有重要影响。从油井管螺纹表面处理的必要性、螺纹表面热处理、镀层、固体润滑涂层等方面综述了表面处理技术在油井管上的应用与研究现状。粘扣是螺纹表面处理要解决的关键问题,着重介绍了激光热处理、氮化、固体润滑涂层等工艺对螺纹抗粘扣效果的影响,并简单介绍了冷滚压、喷砂等机械表面处理方法对材料表面疲劳性能的提升作用。

稀土对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响

研究了加入稀土元素La对P变质Al 18Si合金中Si的形态及尺寸的影响 ,结果表明 :稀土元素La的加入优化了P的变质效果 ,在细化初晶Si的同时变质了共晶Si,并且明显减缓了P变质初晶Si的粗化趋势 ,使变质效果至少可维持 6h以上 ,通过扫描电镜测定了稀土元素La在合金中的分布 ,并分析讨论了稀土元素La对P变质效果影响的机理和作用。

Sr和稀土对铝合金表面氧化膜保护效果的影响

通过X射线衍射、扫描电镜等方法分析了变质元素对A356铝合金表面氧化膜成分及形貌的影响。从添加元素对表面氧化膜致密性、完整性的影响角度出发,考察了Al-10RE中间合金、Sr处理对A356合金熔体氢含量的影响机制。试验结果表明:A356合金经过Al-10RE中间合金处理后,表面氧化膜中形成了大量La2O3与Al2O3的复合氧化物LaAl11O18,这种复合氧化物使表面氧化膜更加致密,氧化膜表面非常平整,几乎看不到开裂的现象,有效地阻止了铝与水的反应。而加入Sr后,形成了SrO与Al2O3的复合氧化物SrAl2O4,这种复合氧化物使表面氧化膜致密性变差,氧化膜表面出现大量反复开裂的痕迹,使得新鲜的铝液不断的暴露于空气中,大大促进了铝与水的反应,使熔体氢含量大幅度增加。

稀土对锶变质A356合金冶金质量的影响

考察了稀土对锶变质A356合金冶金质量的影响,以减压凝固试样密度来评定熔体中氢含量水平。试验结果表明:稀土的加入有效改善了锶变质处理后针孔增多的情况,同时对锶变质效果没有明显抵消作用,稀土和锶复合处理获得了与锶处理相当的变质效果。复合处理后合金的力学性能也达到了要求。

RE对铝合金表面氧化膜保护效果的影响

采用减压凝固试验法,研究了RE对A356铝合金熔体氢含量的影响规律。通过X射线衍射、扫描电镜等分析了RE对A356铝合金表面氧化膜成分及形貌的影响。结果表明,A356合金中加入一定量的RE后,熔体氢含量显著降低。加入RE后,表面氧化膜出现大量RE氧化物和铝氧化物形成的LaAl11O18的复合氧化物,这种复合氧化物使铝合金表面氧化膜更加致密。扫描电镜分析表明,不加RE的氧化膜表面凹凸不平,有明显开裂后愈合的痕迹,而添加RE后,表面比较平整,致密度显著增加,几乎没有看到开裂的现象,这大大减少了新鲜的铝液暴露在空气中的几率,降低了熔体中的氢含量。

屈强比对高强度高塑性钻杆性能的影响

应用两种不同钻杆材料热处理到不同强度(105,135,150,165钢级)的真实应力-应变曲线,分析了工程屈强比对形变硬化指数、真实断裂强度、均匀形变容量、静力韧度等的影响规律。结果表明:工程屈强比与上述参数没有明显的对应关系,不宜把工程屈强比作为高强度钻杆的一个硬性技术指标来要求,良好的塑性是确保高强度钻杆安全使用的关键指标。采用特殊材料及严格热处理的150钢级钻杆,虽然其工程屈强比较高,但由于具有高塑性,仍然具有良好的综合性能。

RE和Sr复合精变处理对A356合金冶金质量的影响

考察了RE和Sr复合处理对A356合金的精炼变质效果,以减压凝固试样密度来评定熔体中氢含量水平.试验结果表明:RE和Sr的同时加入,充分发挥了两者的优越性,不仅有效改善了Sr变质处理铸件因针孔多而报废的情况,同时也得到了相当于Sr的变质效果.复合处理后合金的力学性能也达到了要求.

V150高强度钻杆刺穿的原因

V150高强度钻杆在某直井服役过程中于其加厚过渡带消失处出现刺穿现象,采用宏观形貌观察、磁粉探伤、微观形貌观察、化学成分分析、力学性能测试、有限元分析等方法对钻杆进行了失效分析。结果表明:该钻杆刺穿的原因为腐蚀疲劳。钻井液存在溶解氧和一定含量Cl^(-),且pH较低,钻杆加厚过渡带区域因应力集中而产生严重氧腐蚀,并形成周向分布的密集点蚀坑;服役时钻杆跳钻严重,周期性的振动导致钻杆加厚过渡带消失处点蚀坑底部的较大应力集中效应产生周期性变化,并使得钻杆发生共振现象,从而加剧了点蚀坑底部疲劳裂纹的萌生及扩展,并最终导致钻杆刺穿。

V150高强度高韧性钻杆缺口拉伸性能研究

通过对V150钻杆材料进行不同缺口深度的缺口拉伸试验和缺口偏斜拉伸试验,研究了缺口深度对拉伸应变能、缺口敏感系数和拉伸断口形貌的影响,以及偏斜角度对缺口试样拉伸强度和塑性性能影响。结果表明:该V150钻杆材料在具有高强度、高韧性、高塑性的同时,具备良好的抗缺口脆化能力。缺口试样的抗拉强度随着缺口深度增加不断增大,缺口敏感系数均大于1,对缺口不敏感;随着缺口深度增加,断后伸长率、断后收缩率、断裂总应变能均逐渐下降;断口宏观形貌由切断型转变为正断型,微观形貌也由韧窝断口转变为韧窝和准解理复合断口;缺口深度为0.5mm时,偏斜角度加剧了缺口试样的脆化倾向,使其塑性逐渐降低;当缺口深度为0.8 mm时,断面收缩率大幅下降至15%~20%。

堆焊层数对热丝脉冲TIG堆焊Inconel 625的腐蚀性能研究

为了研究热丝脉冲TIG(惰性气体钨极保护焊)堆焊不同层数Inconel 625后堆焊层的腐蚀性能差异,在20钢基体表面分别堆焊单层和双层Inconel 625,通过电化学试验、晶间腐蚀试验和EDS成分分析,对不同层数堆焊层的腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:其bode谱中双层堆焊的相位角为80°,单层堆焊和基材的相位角分别下降5°和20°,双层堆焊的阻抗模量与频率的斜率最大,其次是单层堆焊的,基材的最小;基材的容抗弧最小且存在Warbug扩散,双层堆焊的容抗弧最大,单层和双层堆焊较基材的自腐蚀电位分别提高了374.0 mV和392.0 mV,腐蚀电流密度分别下降约99.3%和99.8%,双层堆焊的点蚀电位较单层的提高了430 mV。晶间腐蚀试验后,堆焊层均未出现明显晶间腐蚀而表现为点蚀,双层堆焊的腐蚀失重约为单层的1/5,腐蚀沿柱状晶间贯穿。堆焊层间融合区以及与基体交界处的合金元素变化显著,层内分布均匀,双层堆焊的Fe元素含量低于单层堆焊的,具有更好的耐腐蚀性能。

Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损特性的影响

采用自行改制的MM-200型摩擦磨损试验机研究了Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,由于Bi的熔点只有270℃,在摩擦过程中容易熔化渗出,并在磨损表面形成铋润滑膜而起到自润滑作用,从而降低合金的摩擦系数,改善其摩擦性能的稳定性,使合金的磨损量及摩擦表面温度降低.当Bi含量为2%-3%时,合金的减摩耐磨性能最佳,其摩擦系数为0.386,磨损量为22.5 mg.

稀土元素在铸铝熔体除气净化过程中的行为

铸铝合金在熔炼的过程中 ,加入适量稀土可以明显减少凝固后合金中气孔、针孔的数量。试验结果证明 ,这是由于形成了稀土氢化物及富稀土相与氢有较强的交互作用 ,牢固地固定住氢 ,从而减少了可形成气 /针孔的游离态氢的含量。稀土的除杂作用 ,减少了气泡的非自发形核基底 。

Sr-PM复合变质过共晶铝硅合金

研究了PM和Al -10Sr复合变质过共晶铝硅合金A3 90。考察了复合变质剂的加入顺序、加入量以及变质的长效性。试验发现:PM和Sr复合变质剂的加入顺序对过共晶铝硅合金A3- 90变质效果影响很大,先加入PM变质剂,后加入Sr变质剂,变质后初晶硅呈现开花状形貌,共晶硅为细小的圆点状;先加入Sr变质剂,后加入PM变质剂,初晶硅变质效果明显优于单独PM变质效果。加入PM质量分数为1%时,Al -10Sr变质剂的最佳加入量为合金质量的0 .4% ,变质后初晶硅平均尺寸可达到3 5 μm ,而且PM与Sr复合变质具有很好的长效性。

WC颗粒增强铁基复合材料的性能研究

通过离心法制备了外径290mm,内径130mm,高72mm,WCp/Fe-C复合材料工作层厚度25～30mm的厚壁环形试样.通过光镜、扫描电镜和性能试验设备研究了两种不同WCp体积分数WCp/Fe-C复合材料的力学性能、耐磨损性能和抗热疲劳性能,并与硬质合金和高铬铸铁进行比较.结果表明WCp体积分数在80%和65%左右的两种WCp/Fe-C复合材料,其抗拉强度达到了320和348MPa,冲击韧性均＞4J/cm2,硬度为HRC63.5和HRC61.5.20和40N载荷下的耐磨性分别达到208.33、90.91和127.06、57.14,抗热疲劳性能优良.与硬质合金和高铬铸铁相比,WCp/Fe-C复合材料的冲击韧性、抗热疲劳性能以及20和40N载荷下的耐磨性均有大幅度提高.

稀土La细化再生铝硅合金中β-Fe相的机理研究

研究了再生副牌ZL10 2合金中稀土La的加入量和 β Fe相平均长度的关系 ,分析了La在合金和 β Fe相中的分布情况。结果表明 ,La在熔体中形成了稳定金属间化合物 ,凝固时促进了 β Fe相形核 ,同时La在 β Fe相表面富集 ,阻碍了 β Fe相长大。因此 ,加入稀土La能很好地细化再生铝合金中的 β

拉扭复合载荷条件下V150钻杆的力学性能研究

深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究.采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影响规律.试验发现:预扭后拉伸时,预加载切应力和拉伸屈服强度均会降低;预拉后扭转时,预加载的拉应力和扭转屈服强度均会降低;材料发生屈服时的拉应力和切应力符合拉扭椭圆强度准则,该准则的弹性变形安全范围较von Mises强度准则超出24.5%.研究结果表明,按照von Mises强度准则进行V150钻杆抗拉扭复合载荷能力设计偏于保守,而拉扭椭圆强度准则包含材料拉伸屈服强度和扭转屈服强度2个基准参数,且与试验数据吻合程度高,更具工程应用价值.

高钢级钻杆强度塑性试验研究

钻杆强度级别提高,其塑性性能会发生变化,因此高屈强比成为影响高钢级钻杆推广应用的主要问题。对X95、G105、S135、V150和HL165系列高钢级钻杆进行了室温拉伸试验,利用真应力-真应变曲线分析了高钢级钻杆强度塑性特征参数的变化规律及屈强比对钻杆安全性的影响。试验结果表明:随着钢级提高,钻杆强度不断增加的同时,工程屈强比和真实屈强比都增大,但后者比前者约小5.5%~7.0%;不同钢级钻杆工程屈强比与其伸长率、冲击功、塑性失稳点应变量、均匀形变容量和静力韧度等塑性韧性指标无对应关系;虽然V150、HL165超高强度钻杆屈强比分别达到0.953和0.941,形变硬化能力略有降低,但仍具有高塑性变形能力、高韧度水平和高断裂强度。研究认为,不宜将工程屈强比作为衡量高钢级钻杆质量的一项硬性指标,良好的综合性能是确保钻杆安全使用的关键。

稀土Ce去除纯Al熔体中氧化夹杂的机理

研究纯铝熔体中的稀土Ce对氧化夹杂含量的影响及其反应机理。结果表明 ,稀土元素Ce与夹杂发生化学反应 ,形成 2种密度较大的Ce Al O多元含氧化合物 ,沉到底部与熔体分离 ,达到去除夹杂、净化熔体的目的。