20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

20#碳钢在无碱复合驱模拟采出液中腐蚀行为研究

无碱复合驱(复合盐、聚合物、表面活性剂)是一种新型改进驱油技术,能够有效降低成本,提高采收率及降低管线结垢。但是,随着集输系统采出液中化学剂浓度逐渐升高,目前,在用的无内防腐20#碳钢材质的集输管道在未来采出液中的适应性还不明确。为摸清20#碳钢材质在采出液中的腐蚀情况,依据大庆油田某区块产能建设工程所提供的无碱复合驱三元上返采出液浓度预测,通过室内模拟现场集输系统工况环境,利用动态腐蚀模拟试验和电化学试验,确定20#碳钢在无碱复合驱模拟采出液中的腐蚀行为。试验结果表明:20#碳钢试片在配制最高浓度模拟液中的腐蚀速率较大,腐蚀等级为中度。目前,区块采出液和回掺水中的腐蚀等级为低度,试片表面在模拟液中出现了明显的钝化现象,但Cl^(-)能够很快穿透钝化膜导致钝化时间较短,加速了腐蚀电极反应。考虑到未来集输管道中采出液里存在的大量Cl^(-),使电化学反应过程变得更加复杂,将导致管道内腐蚀情况加剧,因此,建议集输管道采取合适的内防腐措施。

Q345E与20钢异种钢管氩电联焊工艺研究

采用氩电联焊对Q345E和20钢异种钢管进行焊接试验及焊接接头力学性能测试。结果表明:Q345E和20钢异种钢管焊接接头具有良好的工艺性能,X射线探伤不低于Ⅱ级,抗拉强度分别为542 MPa和536 MPa,-20℃冲击功不低于33 J,侧弯试样弯曲面焊缝和热影响区没有裂纹,满足NB/T 47014—2011要求。

20钢熔化衬垫自动焊工艺研究及力学性能分析

20钢因其优异的焊接性而应用于核工业领域,全位置自动焊技术可以大幅度提高核电管道安装效率。但是,常规的全位置自动焊技术因焊缝会出现凹陷等质量问题而限制其进一步应用,为此将针对20钢进行研究,采用熔化衬垫自动焊工艺来实现焊接。研究结果表明:焊接时,衬垫被放置在焊前填充金属的位置,经过打底焊后,衬垫会与焊缝根处完全熔合,成为焊缝的一部分。针对20钢自动焊工艺的研究和接头性能的分析,表明使用熔化衬垫可以解决全位置管道自动焊在仰焊位置上出现凹陷的问题,并且获得的焊接接头符合核电建造标准要求。

20^#钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀行为

采用电化学测试和SEM、XRD、XPS等多种表面分析技术,对2 0 # 钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀进行了系统的研究.结果表明:2 0 # 钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀为活性溶解腐蚀;浸泡后2 0 # 钢表面产生了大量的腐蚀坑和腐蚀沟,形成的腐蚀产物为FeOOH ,Fe3 O4和Fe2 O3 ;腐蚀产物晶粒细化,结构趋于非晶态;2 0 # 钢的腐蚀还会引起聚丙烯酰胺的降解。

20^#钢激光熔覆－重熔Ni基涂层及其高温磨损行为

应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB粉末,在20#钢表面制备了熔覆涂层,并用激光重熔涂层。观察了熔覆-重熔层的形貌,检测了其相组成和高温耐磨性能,结果表明:所制得熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;经重熔处理后,熔覆层表面的裂纹显著减少;熔覆-重熔层的硬度提高到基体的5倍,高温磨损率约为基体的1/3。熔覆-重熔层耐磨能力的增强除因其与基体形成了良好的冶金结合和硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用外,也是重熔减少微裂纹的结果。

20^#钢热浸镀铝的防腐蚀研究

选取换热器中较为常用的材质20#钢作为研究对象,研究了20#钢热浸镀铝的抗腐蚀性能,使用便携式瞬时腐蚀速率测量仪对20#钢热浸镀铝前、后的试样在酸性腐蚀介质和碱性腐蚀介质中的年腐蚀速率进行了测试。实验结果表明,20#钢热浸镀铝前的平均年腐蚀速率是热浸镀铝后平均年腐蚀速率的3到6倍。通过对机理的分析验证了20#钢换热器整体热浸镀铝后具有较高的耐腐蚀性能。

HCl-H2O-CMS体系对20^#钢腐蚀的现场分析

对CMS(甲烷氯化物)生产工序中20#钢的现场腐蚀情况进行了统计,探讨了HCl-H2O-CMS体系对20#钢的腐蚀规律及其机理。调查分析认为,HCl-H2O-CMS体系对20#钢腐蚀的主要影响因素是体系中HCl和H2O的含量,同时对采集数据拟合了腐蚀速率方程。最后针对该体系腐蚀的现象和特征,对操作工艺、部件材料及结构等进行了改进,实际应用后取得了良好的效果。

20^#管线钢在役焊接HAZ的组织与性能研究

在役焊接过程中,管内流动介质的快速冷却,易使接头出现氢致裂纹。对20#管线钢在不同冷却条件和不同焊接线能量下的HAZ的组织性能进行了模拟研究。结果表明,在流动水冷却下,HAZ出现较多的贝氏体、马氏体和M-A组元等不平衡组织,使得HAZ的硬度高达330HvN5,性能最差。采用大的线能量焊接,形成较多的上贝氏体和粒状贝氏体组织,对改善接头性能有利。因此,在避免烧穿的前提下增大焊接线能量或减小管内介质的冷却能力,减少高硬度不平衡相的形成,可以降低HAZ氢致开裂敏感性。

在干摩擦和边界润滑条件下丁苯橡胶对20^#钢的磨损机理研究

用扫描电子显微镜 (SEM)和X射线光电子能谱仪 (XPS)分析了磨损表面的形貌、元素含量及金属表面元素化学状态的变化 ,用镜面全反射傅立叶红外光谱仪 (FT IR)分析了橡胶表面官能团的变化。结果表明 ,2 0 # 钢被磨损的物理过程为磨粒磨损 (微切削 )。 2 0 # 钢被磨损的化学机制包括 :①金属及其氧化物与丁苯橡胶大分子自由基的反应 ;金属与具有含氧基团的丁苯橡胶分子链间的反应 ;②金属与矿物油烷烃链间及金属与氧化的矿物油烷烃链间的反应 ,主要反应产物为含有Fe C的金属聚合物及含有Fe O的聚合物 ;③金属本身的氧化 ,主要反应产物为Fe2 O3 ,FeO和Fe3 O4。

基于SVM的含缺陷20钢弯管爆破压力预测

为快速、精确预测含局部减薄缺陷的弯管爆破压力,首先验证显式非线性有限元模型的模拟精确性,然后以168组不同缺陷尺寸下20钢弯管爆破压力的有限元模拟数据作为学习样本,建立含局部减薄缺陷20钢弯管爆破压力预测的支持向量机(SVM)模型;其次利用交叉验证(CV)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)分别优化SVM模型;最后分析对比用于预测弯管爆破压力的3种优化SVM模型与ASME B31G-2009、DNV RP-F101、SHELL 92等3种通用规范的计算误差。结果表明:CV-SVM、GA-SVM、PSO-SVM等3种模型的预测误差均小于3种规范的计算误差,其最大相对误差分别为-2.33%、-3.4%和1.94%;说明SVM模型用于预测弯管爆破压力时操作简单、计算时间短、预测精度高、工程实用性好。

20^#钢连铸大方坯缺陷的形成与预防

分析了 2 0 #钢 2 4 0方坯连铸坯缺陷形成的原因 ,探讨了防止产生缺陷的措施 ,指出 ,加强冶炼控制 ,强化脱氧 ;全程保护浇注 ;调整二冷区的冷却强度以及合理的匹配好注温和拉速 ,是提高大方坯合格率的重要因素。

20^#锻件冲击吸收功不合格原因分析

对冲击功不合格的20#锻件进行了力学性能和金相组织检验,结果表明金相组织呈带状组织。另外,又对冲击功不合格的20#锻件重新进行了正火热处理,热处理后带状组织消除了,力学性能符合相关技术标准的要求。

MPTA型原油脱金属剂对20^#碳钢腐蚀性影响的研究

采用静态密闭浸泡实验法,借鉴炼厂原油预处理过程中"一脱三注"的经验,从注水、注碱及注缓蚀剂三方面研究降低MPTA型脱金属剂溶液对常用20#碳钢的腐蚀可能性.结果表明,目前三种方法均不能有效地控制MPTA型脱金属剂溶液对20#碳钢的腐蚀,其中注碱和注缓蚀剂不当甚至会加剧对20#碳钢的腐蚀.研究认为,可能是由于MPTA型脱金属剂复杂的物性及对碳钢的腐蚀机理所致.

20^#钢在宝浪油田土壤中的腐蚀分析

通过20＃钢在宝浪油田宝北、宝中、宝南、本布图、种马场等五个区块土壤中的现场理片试验，同时结合微观分析及电化学测试方法，对20＃钢在宝浪油田土壤中的腐蚀状况进行了研究．结果表明，宝浪油田种马场区块土壤腐蚀属强腐蚀，其它区块属中等腐蚀．经过进一步的分析讨论，指出20＃钢在宝浪油田土壤壤中的腐蚀属阴极控制的氧去极化腐蚀，同时存在SRB细菌腐蚀．

内部爆炸作用下20钢柱壳的变形及相变

研究冲击波作用下金属微观组织变化对于理解柱壳结构在高应变率下的变形及破坏极为重要。实验通过对20钢金属柱壳在内部爆炸载荷作用下的爆炸回收碎片截面进行微观分析,探讨冲击波作用下材料的组织演化、相变特征,同时使用有限元方法对柱壳膨胀断裂过程中的热力学特征进行分析。研究发现:20钢柱壳近内表面满足α→ε相变热力学条件的有限深度区域内,α晶粒内可见明显的平行滑移线分布特征;电子背散射衍射揭示了平行滑移线区域内组织碎化,且存在{112}<111>和{332}<113>两种孪晶,同时平行滑移线的碎化组织区域中存在密排六方晶格(HCP)的ε相结构,而试样原始组织及爆炸后除试样壁厚内部(0~3.0 mm)区域外均未见ε相结构残留。分析认为:冲击过程中发生了α→ε相变;相变引发的材料性能改变将可能影响断裂破坏过程;考虑冲击波作用下金属材料动态相变对结构变形与破坏的影响,对这类柱壳变形及破坏的精密物理模拟具有重要意义,有必要开展进一步研究。

20^#锅炉钢在碳酸丙烯酯稀液中的腐蚀行为的研究

用电化学方法对２０＾＃锅炉钢在碳酸丙烯酯的稀液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明２０＾＃锅炉钢在该稀液中的腐蚀反应受阴极过程控制：静态时由溶解氧的扩散、氢离子及三价铁离子的活化极化共同控制；而动态时则主要由溶解氧的扩散所控制。

20^#钢钢管的应用探讨

以 2 0 #钢为例 ,通过对不同标准的对应、比较和分析 。

渣油对20^#钢的腐蚀分析

采用便携式瞬时腐蚀速度测量仪,分别在渣油静止和流动条件下,测定渣油对钢的年腐蚀速率;改变渣油中环烷酸含量后,分别测定渣油在静止和流动时的年腐蚀速率,并进行比较。结果表明,渣油静止时腐蚀速率较低,渣油流速越大腐蚀速度越大;渣油中环烷酸含量越大腐蚀速度越大。

Surface Nanocrystallization of Steel 20 Induced by Fast Multiple Rotation Rolling

In order to expand the application of steel 20 in precision device,fast multiple rotation rolling( FMRR) is applied to fabricate a nanostructured layer on the surface of steel 20. The FMRR samples are then Cr-Rare earth-boronized under low-temperature. The microstructure of the top surface layer is characterized by transmission electron microscopy( TEM). Microhardness of the top surface is measured by a Vickers microhardness tester. The boride layer is characterized by using scanning electron microscopy( SEM).Experimental results show that a nanostructured layer with their grain size range from 200 to 400 nm is obtained in the top surface layer. The microhardness of FMRR sample changes gradiently along the depth from about274 HV in the top surface layer to about 159 HV in the matrix,which is nearly 1.7 times harder than that of the original sample. The penetrating rate is enhanced significantly when the FMRR samples are Cr-Rare earthboronized at 600 ℃ for 6 h. Thickness of the boride layer increases to around 20 μm,which is nearly twice thicker than that of the original sample.