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AlCeLa+N離子增加石油套管耐磨度
作者:天津啟亨石油套管 來源:www.twguvk.tw 點擊數: 更新時間:2014年11月15 【字體:

AlCeLa+N離子是如何增加石油套管耐磨度?

通過X射線衍射分析石油套管耐磨度、電化學測量和表面形貌分析.實驗結果表明,C+Mo共注入后H13鋼表面的抗腐蝕性能得到改善,表面的致鈍電流密度顯著降低,點蝕電位明顯正移.X射線分析表明,C+Mo共注入后在H13鋼表面形成了FeMoFe2MoCMo2Cγ-Mo2N,H13鋼作為一種重要的熱作模具鋼,國有廣泛的應用。但隨著工業的發展,H13鋼的某些性能,如耐磨性、表層硬度等已不能滿足要求。本研究采用工業化的離子注入設備,進行了增強H13鋼表層綜合性能的研究。研究結果發現:CeLa+N離子注入使H13鋼表層納米硬度從13.37GPa增加至16.60GPa,而AlCeLa+N離子注入使H13鋼表層納米硬度可增至20.42GPa,H13鋼表層硬度的提高,將有利于提高石油套管的壽命;對兩種處理工藝樣品的組織結構測試及XPS分析發現,注CeLa+NH13鋼試樣存在2種鈰化物,3種鑭化物,3種氮化物,注AlCeLa+NH13鋼試樣存在2種鈰化物,2種鑭化物,2種氮化物,正是由于這些化合物在注入層中的存在,使注入層組織成分發生了改變,從而提高了H13鋼表面的納米硬度、耐磨性、氧化特性等性能。生產試驗結果表明:對石油套管進行AlCeLa+N離子注入,能使模具壽命能提高約30%采用改進了MEVVA 源陰極對H13鋼進行了C+Mo共注入。Fe7C3和Fe5C2等新相.這些新相在改善材料表面抗腐蝕性能方面起了重要作用.高碳合金鋼材料的焊接理論仍未完善。隨著全球工業產值的飛速增長,作為工具、模具材料,高碳合金鋼(碳當量1.5%2.5%,硬度HRC5565用量空前擴大。而工具的昂貴價格和高附加值,迫切地提出用焊接的方法延長其使用壽命的一系列研究課題。高碳合金鋼母材的焊接主要是滿足工具恢復尺寸、修復再生、預制強化層等工程要求。

目前,最普遍采用的C-Cr-W-Mo系高碳合金鋼型熔敷金屬。為了保證石油套管抗裂性,采用350500℃高溫預熱焊或焊后熱處理等工藝措施作為補救方法。美國MG公司的MG700和國產D317A 堆焊焊條的成分及其對熱焊的附加工藝要求基本代表了國內外當前的這一現狀。理論或學術研究領域,作為高碳C-Cr-W-Mo系熔敷金屬基本強化相的孿晶馬氏體成為國內外研究的主題內容,韌性研究方面,則把殘余奧氏體(A_r視為韌化相。孿晶馬氏體的固溶強化使熔敷金屬的硬度高、脆性大,A _r增韌作用有很大局限性。由于對高碳合金鋼焊接的一系列研究多處于不定論、不成熟階段,致使目前教科書、工具書上相關內容仍為空白。第2章 碳化物形成熱力學24-40

  • 2.石油套管引言24
  • 2.2熱力學基礎24-26
  • 2.3碳化物形成熱力學計算模型26-30
  • 2.3.1標準生成自由能26-27
  • 2.3.2熔體中生成自由能27-28
  • 2.3.3活度的相互作用系數28-30
  • 2.3.4原始數據選擇30
  • 2.4熱力學計算程序設計30-39
  • 2.4.1程序功能31
  • 2.4.2程序界面及結構31-34
  • 2.4.3計算結果及分析34-39
  • 2.5本章小結39-40
  • 第3章 石油套管試驗材料及方法40-49
  • 3.1熔敷金屬設計40-44
  • 3.2熔敷金屬試樣制備條件44-46
  • 3.3熔敷金屬成分及相組成分析46
  • 3.3.1熔敷金屬成分及合金元素分布46
  • 3.3.2熔敷金屬物相鑒定46
  • 國內外耐磨耐熱堆焊材料主要是鈷基的司太立合金和鎳基耐磨合金,雖然在石油套管耐磨及熱穩定性等方面均有突出的優點,但是其價格昂貴,成本高,不利于應用推廣。針對上述問題,本文采用H08A 低碳鋼焊芯,藥皮中添加適量的石墨、鈦鐵、釩鐵、鉬鐵、鎢鐵、碳化硼等,選擇合理的藥皮渣系,通過正交試驗設計方法優化極配出焊條藥皮配方,新研制出了一種Fe-C-Ti-Mo-W-V-B系顆粒增強鐵基耐磨耐熱堆焊焊條。采用金相顯微鏡、X射線衍射儀、洛氏硬度計、顯微硬度計等分析測試手段研究了顆粒增強鐵基耐磨耐熱堆焊層的組織結構與性能,分析了合金元素C,Ti,W,Mo,V,B等在堆焊合金中的作用及其對堆焊層硬度和組織的影響,同時研究了石墨和鈦鐵加入量對堆焊層組織及硬度的影響,并且探討了其耐磨堆焊層的磨損機制。試驗研究結果如下:1所研制的堆焊焊條具有穩弧性能好,脫渣容易及焊道美觀等良好工藝性能,焊態下堆焊層宏觀硬度達63HRC以上,具有良好的抗裂性和耐磨性。2焊條藥皮中石墨和鈦鐵的加入量對堆焊層硬度具有很大的影響。隨著石墨加入量的增加,堆焊層硬度增大。但當石墨量超過一定值后,堆焊層硬度增加不明顯并有降低的趨勢。而隨著鈦鐵加入量的增加,石油套管硬度先逐漸上升后逐漸下降。http://www.twguvk.tw/

     

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