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高酸性气田用耐蚀合金管材的研究与试制

作　者: 佟梅
导　师: 樊刚；包耀宗
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
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
分类号: TG133.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-31
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 国内外高酸性气田用材研究现状和发展趋势  11-13
  1.3 高酸性气田用材的腐蚀与防护  13-18
  1.4 耐蚀合金的发展  18-29
  1.5 本文研究的意义及主要内容  29-31
第二章 试验材料及方法  31-37
  2.1 试验材料  31
  2.2 试验方法  31-37
第三章 G-3、825合金高温热变形行为的研究  37-55
  3.1 引言  37
  3.2 试验内容与方法  37-38
  3.3 实验结果及分析  38-53
  3.4 本章小结  53-55
第四章 探索G-3、825合金中的相溶解及其析出特性  55-67
  4.1 引言  55
  4.2 试验内容与方法  55-56
  4.3 试验结果与分析  56-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章 G-3、825合金的冷加工特性的研究  67-79
  5.1 引言  67
  5.2 试验内容与方法  67-68
  5.3 试验结果与分析  68-78
  5.4 本章小结  78-79
第六章 G-3、825合金耐蚀性研究及成品管试制  79-87
  6.1 引言  79
  6.2 试验内容及方法  79
  6.3 试验结果与分析  79-83
  6.4 G-3、825合金成品管试制  83-86
  6.5 本章小结  86-87
第七章 结论  87-89
致谢  89-90
参考文献  90-94
附录 攻读学位期间所承担的科研任务与发表的文章  94

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 特种化学性质合金 > 耐蚀合金
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