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高酸性气田用耐蚀合金管材的研究与试制

佟梅

  本文针对高酸性气田用镍基耐蚀合金G-3和825合金管材的开发与试制中的关键技术,在总结了国内外研究现状基础上主要进行了以下研究:通过热模拟及敏化试验研究G-3和825合金的高温热变形和耐蚀行为;在热力学平衡相计算及X射线衍射分析的基础上,采用扫描电镜、透射电镜分析了析出相变化的规律及其影响机制;利用冷加工试验研究合金的冷加工特性,探索冷加工变形量与组织、拉伸性能之间的关系,为生产光管的冷加工工艺提供数据参考;对冷轧坯的耐蚀性能及成品管综合性能进行评估。主要得到如下结论: (1)G-3、825合金在固定的变形量和变形速率条件下,随着变形温度的增大,动态再结晶越完全,峰值应力和稳态应力逐渐降低,G-3合金比825合金的峰值应力高约85MPa,稳态应力高约70Mpa;在固定的变形量和变形温度条件下,随着应变速率的增大,动态再结晶越难进行得完全,峰值应力和稳态应力随之提高,G-3合金峰值应力和稳态应力都比825合金高约50MPa;在不同温度条件下以相同速率200mm/s拉伸,随着温度的升高,断面收缩率先增大,增大到峰值(约在1150℃)后迅速减小,825合金高温断面收缩率高于G-3合金。 (2)热力学相计算表明:在500℃以上,G-3合金中稳定存在的平衡相有σM23C6、M6C相,500℃-821℃为σ、M23C6两相共存,到821℃又有M6C相析出,随着温度升高,M23C6、σ先后消失,到1093℃时所有析出相溶解;825合金在500℃~789℃间σ、M23C6两相共存,随着温度升高,σ、M23C6先后消失,到931℃时所有析出相溶解。采用SEM、TEM分析进一步论证了敏化处理后第二相的析出与溶解规律,结果与热力学相计算结果基本吻合。 (3)综合考虑合金高温变形行为和相析出溶解规律,可以得出825合金适宜的热加工温度范围是1050℃≤T<1240℃,G-3合金热加工温度范围是1150℃≤T<1240℃,825合金的热加工温度区间比G-3合金宽。 (4)根据冷加工变形量对组织、性能的影响规律得出:G-3合金生产110ksi级油管加工变形量应为17~28%之间为宜,125ksi级油管冷加工变形量采用30~44%为宜;825合金生产110ksi级油管加工变形量应为30~35%之间为宜,125ksi级油管冷加工变形量采用41-45%为宜。 (5)G-3、825合金试样经盐雾试验后表面均无明显腐蚀现象,平均腐蚀速率分别约为0.001mm/a和0.0019mm/a。G-3合金试样在FeCl3溶液中的腐蚀速率低于825合金。对成品管进行化学成分、拉伸性能、硬度等性能和抗硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂、抗晶间腐蚀性能检测结果均合格。……   
[关键词]:耐蚀合金;高温热塑性;热力学计算;冷加工;耐蚀性评估
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2009年