P92钢接头Ⅳ型开裂蠕变孔洞临界值的分析及应用

【目的】分析P92管道接头热影响区发生Ⅳ型开裂的蠕变孔洞临界值的影响因素,得到蠕变孔洞临界值计算方法,为评估接头开裂风险提供依据。【方法】收集服役后发生Ⅳ型开裂的P92接头,在未开裂处取样进行610℃下不同应力条件的高温持久蠕变试验,然后使用光学显微镜、电子显微镜观察服役开裂接头和持久断裂接头热影响区的蠕变孔洞分布形貌,并借助图像分析软件测量蠕变孔洞的面积分数,同时使用硬度仪测试热影响区软化情况,最后综合测试结果分析细晶区软化程度和接头应力水平对蠕变孔洞临界值的影响,并拟合应力、显微硬度、孔洞临界值三者之间的函数关系。【结果】研究发现,P92钢接头细晶区相比于接头其它区域软化速度更快,但软化作用并非其发生Ⅳ型开裂的必要条件,当应力水平较高时,细晶区没有发生明显软化时就可以触发蠕变开裂;得到接头轴向应力水平、蠕变孔洞面积分数临界值和显微硬度的函数关系式。【结论】引起Ⅳ型开裂的蠕变孔洞面积分数临界值与相对应力水平(轴向应力与硬度的比值)有关,相对应力水平越高,蠕变孔洞临界值越小,接头安全性就越低;通过测量接头细晶热影响区的蠕变孔洞面积分数和显微硬度,可以估算开裂接头的轴向应力水平,也可以评估在役未开裂接头的Ⅳ型开裂风险。

带温度梯度的钴基高温合金蠕变性能研究

二元隔热衬套是航空发动机高温燃气尾喷管的关键部件,在服役状态下承受非均温、蠕变等复杂环境与载荷。开展了二元隔热衬套钴基高温合金材料GH5188在温度梯度下的蠕变性能研究,设计了具有二元衬套孔结构特征的平板模拟件,开发了带温度梯度的蠕变加载试验装置,进行了内外壁温度差为200℃(760/560℃)以及760、980℃均温条件下带孔与不带孔二元隔热衬套模拟件的蠕变试验。研究表明:在均温与温度梯度环境下带孔模拟件蠕变寿命均高于无孔试样的,带孔试样的蠕变变形显著低于无孔试样的。

苯乙烯装置高温管线安全评估

在运行中发现苯乙烯装置Incoloy800HT管线材质劣化,对母材打磨后发现蠕变孔洞损伤及奥氏体晶界有碳化物析出现象,在其他部位的金相组织中均发现蠕变孔洞及蠕变裂纹。文章针对上述问题开展了管道材料的研究分析,并采取了改进措施,使管道得以安全运行。

深井软岩巷道围岩蠕变失稳机理与关键控制技术

治理深部软岩巷道围岩蠕变失稳是实现安全采掘作业的必要前提,以顾桥煤矿为工程背景,采用实验测试、理论分析、工业性实验、现场监测等方法进行深入研究。结果表明:顾桥矿深部巷道围岩强度较弱,浸水后容易导致长期强度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角较大幅度下降,岩石软化、底板松动圈持续扩展以及围岩整体稳定性降低;围岩内外承载结构的特殊形状近似竖向椭圆。以改善承载结构的稳定性为基点,提出了底板深孔注浆技术,底板深孔注浆可以快速改变承载结构形状,将不稳定的近似竖向椭圆形状转变为稳定性很高的近似圆形形状。

复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故。目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用。为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值。计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑。

HK-40钢制氢转化炉炉管失效分析

采用宏微观观察和X射线分析方法对服役近 4年并已爆裂的HK 4 0钢制氢转化炉炉管进行了失效分析。结果表明 ,炉管的开裂是从内壁诱发 ,裂纹特征为多裂纹脆性断裂 ,高温蠕变是炉管失效的主要原因 。

超期服役F12耐热钢断裂失效与组织结构的相关性

采用金相、SEM和XRD等方法,对原始及不同服役阶段的F12马氏体耐热钢试样的性能和组织结构进行了分析和比较.结果表明:随着服役时间的延长,试样的力学性能明显下降;在不同服役阶段,F12马氏体耐热钢试样的显微结构发生了明显变化,不仅出现原奥氏体晶界处碳化物的粗化、基体组织中α-Fe的晶格常数减小,且断裂态马氏体组织完全分解,并在晶界粗化的碳化物处形成蠕变孔洞.马氏体组织分解、碳化物粗化和基体组织合金元素贫化是直接导致材料性能下降的原因.

猪尾管开裂失效分析

采用宏观形貌分析、化学成分分析、金相显微组织分析、SEM微观形貌分析等手段,对某公司的猪尾管道开裂进行了分析。结果表明,猪尾管道开裂为沿晶脆性开裂,长期高温服役产生的蠕变孔洞及严重的晶间腐蚀共同导致了该管道的开裂。

复合盐膏层井眼缩径机理与对策分析

目前,在非均匀地应力和考虑盐膏层与软泥岩互层蠕变相互影响的条件下,对控制复合盐膏层井眼缩径的合理钻井液密度的确定方法研究较少。为此,文中以Buzurgan油田复合盐膏层井眼缩径问题为例,在岩石力学实验的基础上,建立了盐层-软泥岩-盐层的三维FLAC3D复合盐膏层模型,并编制了控制复合盐膏层井眼缩径安全钻井密度图版。结果表明:在相同钻井液密度条件下,最小水平地应力方位井眼缩径率高于最大水平地应力方位井眼,而软泥岩夹层井眼缩径速率高于盐岩地层井眼,软泥岩蠕变是造成Buzurgan油田复合盐膏层井眼缩径的主要原因;为控制井眼缩径,钻井液密度应取2.35 g/cm^3;控制复合盐膏层井眼缩径的同时,要提高钻井液的矿化度、降滤失性和封堵性,抑制软泥岩的蠕变。研究成果复合盐膏层的安全钻进提供了技术支撑。

单晶冷却叶片气膜孔附近的蠕变持久寿命分析

从单晶冷却叶片中取出一个包含气膜孔的单胞模型,在流体和传热分析的基础上,给出了含气膜孔模型的气动载荷和温度分布。建立了一个晶体有限元模型,根据不同取向的蠕变参数,对单胞模型进行蠕变及持久寿命分析。结果表明,气膜孔附近存在一个明显的温度梯度。温度梯度使模型的位移和等效应力的分布产生梯度。温度梯度对气膜孔周围蠕变持久寿命的影响比较大,且对[111]取向的蠕变持久寿命的影响要大于[001]方向。

盐岩地层井眼缩径控制技术新方法研究

防止盐岩卡钻传统的措施是采用饱和盐水泥浆 ,阻止盐岩溶解 ,加大泥浆密度 ,减缓盐岩向井眼方向的流动 ,防止缩径。但这种以提高泥浆密度为前提的盐层钻井在高温、高地应力区域 ,不能从根本上解决盐岩层卡钻的问题 ,因为实际钻井中泥浆密度不能无限制地增大 ,否则其他岩性层段易产生复杂情况 ,并且影响钻速。提出了解决这类问题的新方法 ,采用适当密度的欠饱和盐水泥浆 ,通过调整氯根 (Na Cl浓度 ) ,让欠饱和盐水泥浆能满足井眼截面的盐溶解速率与盐层的缩径率平衡 ,从而达到防止盐岩卡钻的目的 ,并在实际钻中得到较为有效的应用。

三峡工程永久船闸输水洞衬砌混凝土热学与变形性能试验研究

对三峡永久船闸输水洞衬砌混凝土的力学性能、热物理学性能和变形性能进行了试验研究 ,为该混凝土温度应力计算提供了参数 .为现场混凝土温度应力控制提供了依据。从而肯定了输水洞衬砌混凝土进行温度应力控制的意义。

超高温机组异种钢焊接接头断裂原因分析及预防建议

以某火力发电厂一台660MW机组的高中压缸第2级隔板叶片(10Cr11Co3W3NiMoVNbNB)与隔板外环(2Cr11MoVNbN)的异种钢焊接接头为例,从断裂面位置、裂纹特征及形貌、接头微观组织与显微硬度等方面分析了接头断裂的主要原因并提出预防措施。结果表明,受材质与服役环境的影响,接头叶片侧热影响区组织晶粒粗大,出现软化层,在多重应力的作用下,该部位产生蠕变损伤,形成蠕变孔洞,孔洞经过扩展、连接而汇集成裂纹,最终导致接头发生脆性断裂。针对此断裂原因,提出主要从优化系统结构设计、改进焊接工艺与提高产品无损检测标准等方面来降低异种钢焊接接头断裂的概率,保证机组的安全运行。

钻进同时进行扩划眼的工艺技术

文中以实例介绍了井眼中、上部易蠕动缩径地层在井深增加过程中，缩径程度加大到某一时刻给钻井作业带来的危害．指出适时扩划掉蠕动进入井眼的堵塞物，是建井过程的必需作业．提出把这一必需作业融入转盘驱动钻进过程中的实用技术．介绍了这一实用技术的约束条件、实施要点和注意事项．

抽油井井下管杆偏磨问题分析

通过对马厂、桥口二油田抽油机生产井工况的大量矿场统计，并对形成抽油井中的油管与套管内壁、抽油杆与油管内壁间的偏磨的多种因素进行较为系统的分析，提出了解决偏磨的方法，从而有效地延长抽油机井的生产周期。

套管损坏井段泥岩浸水规律试验研究

根据统计分析 ,大庆油田和吉林油田套管损坏绝大多数发生在泥岩层 ,泥岩浸水是引起套管井损坏的主要原因。由于固井质量不好或高强度压裂 ,从而使注入水窜入井眼周围的泥岩段 ,使岩石的物理性质发生变化 ,强度下降 ,在压差作用下致使套管损坏。为此 ,文章用实验的方法对泥岩层浸水规律进行了研究 ,研究结果发现 ,在围压一定时 ,注水压力决定浸水深度和浸水量 ,浸水速度随注水压力增大而加快。泥岩渗透率对岩石的浸水深度和浸水速度也起到很大作用 ,本研究结果将会为预测井底泥岩含水率 ,进而确定泥岩强度及其蠕变特性提供重要的试验数据。

气体介质条件下盐膏层井段蠕变规律分析

盐膏层是指以盐和石膏为主要成分的地层,在钻井过程中经常遇到这类地层。盐膏层钻开后,其原始地层应力状态被破坏并进行应力二次分布,使得岩体发生蠕变变形,井眼缩径,进而造成卡钻、挤毁套管等钻井事故。从力学角度建立了井筒内为气体介质时的蠕变数学模型,并用计算机模拟分析了相关的蠕变规律。

DD6单晶合金循环蠕变性能研究

采用含与不含气膜孔平板试样,研究了[001]、[011]和[111]晶体取向在980℃不同保载时间和应力条件下的镍基单晶合金DD6的循环蠕变性能。研究发现,DD6单晶合金的高温蠕变疲劳性能存在明显的方向性,试样形状及表面状态是影响单晶合金寿命的重要因素,特别是气膜孔的存在显著地降低了材料的循环蠕变寿命;不含气膜孔平板试样蠕变损伤起主要作用,含气膜孔平板试样疲劳损伤起主要作用。同时,在高温条件下,不同保载时间的蠕变和疲劳损伤对试件的破坏起重要作用,蠕变与疲劳的交互作用会大大缩短材料的使用寿命。

塔河超深裸眼分层注水管柱变形计算与对策

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏的分层注水存在注水层位深、地层温度高、下部为裸眼完井的特殊性,前期试注井裸眼封隔器K341失效导致试注失败。为了分析失效原因,建立了超深分层注水管柱的力学模型,分别计算了试注管柱在不同工况(入井、坐封、注水、关井、洗井等)在各种力学效应综合作用下封隔器K341相对于带水力锚的套管封隔器Y241的蠕变量。计算表明,当封隔器K341基本坐封后,在封隔器Y241坐封过程中封隔器K341将产生0.3～0.6 m的蠕变量,直接导致了封隔器K341的破坏。针对该问题,制定了超深裸眼分层注水管柱防蠕动技术对策,优化了相应的注水管柱结构:安装伸缩节、优化封隔器K341结构使其与封隔器Y241启封压力一致、封隔器K341两端安装扶正器以在入井过程中保护胶筒。

有圆形孔的冻土蠕变的光粘弹性模拟实验

从线性粘弹性理论出发，在满足Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ叠加原理的情况下，给出了模型实验应满足的一般相似条件，进一步讨论了冻土蠕变模拟实验的相似条件。确定了冻土及光粘弹性模型的蠕变参数。在此基础上对有圆孔的冻土蠕变进行了光粘弹性模拟实验。