套管钻井钢加载速率敏感性及组织演变的研究

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本文通过C64-305静态液压万能试验机、马弗炉及JSM-6390型SEM等仪器,研究了不同热处理方式对套管钻井钢组织演变的影响,并研究了加载速率对不同热处理钢拉伸性能及及组织演变的影响,同时对其硬度进行了分析,为套管钻井钢的性能提高改进工艺提供依据。主要试验结果表明:经过水淬+不同温度回火后获得的套管钻井钢,随着回火温度的提高,组织从回火马氏体转变为回火托氏体最终转变为回火索氏体,硬度也随之降低。经过水雾淬火+不同温度回火后获得的套管钻井钢,组织从回火马氏体+贝氏体转变为回火托氏体+贝氏体最终转变为回火索氏体+贝氏体,硬度也随之降低。经过不同温度正火后获得的套管钻井钢,其显微组织由珠光体+铁素体以及少量贝氏体构成,随着正火的温度的提高,硬度先增加后减少,在870℃时硬度值最大。将三种不同热处理方式得到的套管钻井钢比较,经过水淬+回火后获得的套管钻井钢具有最高的抗拉强度及屈服强度,但断后伸长率最低;经过水雾淬火+回火后获得的套管钻井钢具有较高的抗拉强度及屈服强度,断后伸长率较低;经过正火后获得的套管钻井钢具有最低的抗拉强度及屈服强度,断后伸长率最高。经过正火后获得的套管钻井钢随着加载速率的提高,其从脆性断裂特征逐渐转变为拥有较多韧窝的韧性断裂。经过水雾淬火+回火及水淬+回火后获得的套管钻井钢,随着加载速率的提高,其屈服强度和抗拉强度均略微提高,韧性略微上升,断口表面呈现出由分布较多的大韧窝转变为分布均匀且致密的小韧窝。不同热处理工艺导致的显微组织不同,导致套管钻井钢具有显著不同的加载速率敏感性,正火钢的应变敏感系数为0.006;水雾淬火+回火钢应变敏感系数为0.004,水淬+回火钢的应变敏感系数值为0.003,水雾淬火+回火钢和水淬+回火钢应变敏感系数比较接近,且比较小,说明这两种热处理工艺对加载速率更不敏感,适应环境能力更强,更安全,同时也说明该材料的淬透性比较好,收淬火介质影响不大,材质品性能更稳定。
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