有杆泵井管杆偏磨腐蚀试验研究

利用摩擦磨损试验机,对N80、J55两种油管材料与45#钢、35CrMo和20CrMo 3种抽油杆材料配对后在不同矿化度油井污水、温度下进行了摩擦磨损腐蚀试验.结果表明:在低温、低矿化度污水中,管杆磨蚀量相差不大,磨蚀效果不明显;污水矿化度对配对管杆磨蚀影响显著,而在同等污水条件下,磨蚀量随温度的升高略呈上升趋势;从整体来看,35CrMo/J55配对在各条件下的磨蚀量均较小,是较理想的摩擦副.     

油井管杆材料电化学腐蚀试验研究

针对电化学腐蚀对抽油井中管杆偏磨腐蚀的影响,通过对油田常用的5种管杆材料(管材料N80、J55,杆材料20CrMo、 35CrMo和45#钢)在5种油田污水条件下的电极电位和电偶腐蚀电流的测定,对油井管杆配对在油田污水中的腐蚀行为进行了评估.结果表明:根据电位分析,20CrMo的耐蚀性最佳,45#钢则较差;各材料自腐蚀电位差值不大,小于50 mV,可见偶对间腐蚀驱动力较小;偶对间稳定的电偶电流均不超过15 μA/cm2,电偶腐蚀轻微.     

有杆泵井管杆材料电化学腐蚀行为实验研究

为探讨电化学腐蚀对抽油井中管杆磨蚀的影响,选取油田常用的4种管杆材料分别在不同污水环境下进行了电极电位和电偶腐蚀实验研究。结果表明被试验钢样电位差异不大,多数情况下不超过20 mV;有氧、短期电偶腐蚀试验表明,材料配对的电偶腐蚀现象很轻微或可忽略。     

有杆泵井管杆偏磨规律实验研究

利用自行设计制造的管杆磨蚀试验机,对N80油管和F45钒接箍材料进行了磨蚀实验,获得了油井产出液中油水比和含砂量对管杆偏磨的影响规律;并对J55和N80油管进行了腐蚀实验,获得了油田产出液pH值、矿化度对管杆磨蚀率的影响关系规律。实验结果表明:油井产出液油水比在5%~20%之间时,油水比越大,管杆的磨蚀率越小;含砂量在0.3‰~1.5‰之间时,管杆材料的磨蚀率随着油井产出液含砂量的增加而增大;管杆材料的腐蚀率都随着油井产出液矿化度的增大而增大。     

35CrMo钢在酸性H_2S环境中的应力腐蚀行为与机理

通过模拟油田井下低浓度H2S的工作环境,采用电化学技术研究35CrMo钢在不同pH的H2S溶液中的腐蚀行为,通过慢应变速率拉伸试验和U形弯试样浸泡试验研究35CrMo在不同pH和温度条件下的H2S介质中的应力腐蚀开裂行为与机理。结果表明,35CrMo钢在酸性H2S环境下SCC敏感性较高,随着介质的pH降低,35CrMo钢的应力腐蚀敏感性增加,腐蚀速率加快。pH降低能够较大地促进35CrMo钢阴极过程的进行,导致腐蚀速率和充氢电流密度均相应增大,从而导致局部阳极溶解作用和氢脆作用增大。在温度为15~90℃,35CrMo钢应力腐蚀敏感性不同,35℃和90℃条件下的应力腐蚀敏感性大。在酸性H2S环境下35CrMo钢的应力腐蚀机制是以氢脆为主,阳极溶解为辅的协同机制。     

有杆泵井管杆材料的腐蚀行为实验研究

为获取最好的防腐处理方法,在80℃和不同腐蚀介质的条件下,实验研究了氮化处理和不处理管杆材料的耐腐蚀性能,对管杆材料在井下的防腐效果进行评价。结果表明:介质的矿化度越大,腐蚀性也就越厉害;氮化后材料的耐腐蚀性比材料不经过处理的耐腐蚀性强。     

不同材料配对的TI蜗杆副接触特性分析及试验

针对TI蜗杆传动,建立其数学模型和精确三维实体模型,齿轮与蜗杆选用42CrMo-42CrMo, QT600-3-42CrMo两组不同材料配对,基于有限元法分析了两组材料配对形式下的接触应力,搭建了传动副的疲劳测试试验台,在试验台上进行传动副的负荷运转试验,考察齿面的磨损和断齿情况。分析结果表明：齿轮和蜗杆均采用42CrMo的材料配对,与QT600-3-42CrMo的配对相比较,后者齿面应力和应变均较小;两组材料传动副轮齿折断出现的载荷级相同,第1组材料渐开线齿轮折断齿数较多,蜗杆齿面磨损较严重,与应力应变分析结果吻合。研究工作为硬齿面TI蜗杆副的材料配对选型奠定了理论基础和试验支撑。     

回火温度对35CrMo钢应力腐蚀性能的影响

研究了不同回火温度对35CrMo钢组织的影响,并在空气坏境、3.5%NaCl溶液和稀硫酸溶液中对35CrMo钢进行开缺口和未开缺口慢应变应力腐蚀试验。结果表明:在酸液中的35CrMo钢的力学性能下降最为剧烈;具有应力集中缺口的试样受腐蚀溶液影响大于未开缺口试样。淬火后在550℃回火40 min的试样在腐蚀介质中能承受的载荷相比其他工艺试样大,而在600℃回火的试样在腐蚀介质中持续的时间更长。     

激光表面改性油管与接箍磨损配合研究

油田机采井抽油杆接箍与油管在工作状态下构成滑动摩擦副,同时还承受介质腐蚀和交变载荷,产生磨损、腐蚀和疲劳断裂失效。为了解决有杆泵井的管杆偏磨问题,采用5 kW横流CO2激光器对油管内壁和接箍表面进行强化处理,并进行摩擦磨损试验。结合激光强化层的组织分析,对比研究不同油管接箍构成的摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明:激光相变硬化油管与激光熔覆Ni35接箍的配合效果比较理想;在摩擦磨损过程中,管杆间磨损以磨粒磨损为主。     

15CrMo在含NaCl高温高压水/水蒸气中的腐蚀行为

为研究15CrMo钢在高温高压含NaCl工质中的腐蚀行为，搭建了高温高压反应釜实验台。利用SEM,EDS,XRD测试方法对在不同工况下的15CrMo腐蚀样品进行了分析。结果表明，当腐蚀温度为280℃时，相比于饱和水，Fe₃O₄的晶体结构在饱和蒸汽中的生成速率更快。当腐蚀温度上升到360℃时，15CrMo在含盐饱和蒸汽与含盐饱和水中腐蚀产物的晶体结构均已无明显变化，其表面的晶体结构各自趋于稳定。在饱和蒸汽中FeOCl的生成反应对温度变化的敏感性较高，温度为280℃时，该生成反应仅在腐蚀工质为含盐饱和水时发生，而在360℃,含盐饱和蒸汽中的样品表面也能够发生。在280～360℃,15CrMo在含NaCl饱和水中的腐蚀程度相较其在饱和蒸汽中更高。     

油管涂层的摩擦学性能实验研究

为了治理有杆泵井的管杆偏磨问题,在油管上喷涂了一层耐磨防腐涂层,并对比研究了抽油杆和油田常用的油管摩擦副及喷涂耐磨涂层后的油管摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明:与45#钢对磨时,N80的耐磨性要比J55好;当45#钢与J55涂层油管对磨时,J55涂层油管的耐磨性比J55油管提高了5倍,并且配对的45#钢的磨损量也降低了1/2;因此45#钢与J55油管涂层配合使用时防偏磨效果十分理想。     

Erosion durability of steels in steam boiler heat exchanger tubes

The erosion durability of three tube materials that are generally used in the heat exchangers of steam boilers was tested by having an air flow containing particles flowing through tube banks. The materials tested were St35.8, 15Mo3 and 10CrMo910. The last one was most resistive to erosion. The material 15Mo3 had a higher resistance than St35.8, but lower than 10CrMo910. Correlations between erosion resistance and the strength, and erosion resistance and the ductility of the steels were observed.     

低合金耐热钢的高温球化过程研究

以10CrMo910、13CrMo44为研究对象，进行了在不同温度与不同保温时间的高温球化模拟试验，分析了试验后试样的显微组织演变和珠光体球化的原因。结果表明：温度和保温时间对球化的影响非常显著。10CrMo910比13CrMo44球化速度快，但随着温度的升高，10CrMo910球化速度呈明显的下降趋势，说明10CrMo910在高温下更稳定。球化是个扩散过程，在一定温度下的球化过程进行是需要时间的。该结果可为选材和球化后的设备能否继续服役提供一定的参考依据。     

Hydrogen damage in 34CrMo4 pressure vessel steel with high tensile strength

Various efforts have been made to improve the safety of high-pressure gas cylinders for hydrogen or natural gas with high strength steel liners. Metal liners with high tensile strength have a safety concern, particularly with hydrogen gas or hydrogen generating environments. The hydrogen can permeate into the liner material, and make the material brittle, causing hydrogen damage. This study investigated resistance to hydrogen damage for two kinds of 34CrMo4 steel with different strength levels. Hydrogen was charged with the electrochemical method, and the material strength was measured by the small punch testing technique. Hydrogen concentration of the specimen was also measured for every testing condition, with various charging periods. The specimens with high tensile strength absorbed more hydrogen than the regular tensile strength specimens. The absorbed hydrogen caused internal damage of intergranular cracking and blistering. Material ductility at failure decreased, as the hydrogen concentration of the specimen increased. But the hydrogen concentration had virtually no effect on the strength of the materials with hydrogen. These results confirm that the susceptibility to hydrogen damage of the high tensile strength materials is much higher than that of the materials with regular strength. If the metal liner of a hoop-wrapped cylinder vessel of type II has high tensile strength, general corrosion at the liner surface can cause a hydrogen rich environment, and the cylinder can suffer hydrogen damage and embrittlement. Therefore, controlling the strength level under an optimal level is critical for the safety of a cylinder made with 34CrMo4 steel.     

控制棒驱动机构管座法兰母材性能评估

针对控制棒驱动机构（CRDM）下部Ω环的热电偶（TC）管座母材在水压试验后出现缺陷的问题,参照 CRDM／TC 管座法兰母材的采购技术规范要求,对管座母材进行材质分析,比较了业主与制造厂提供的同批次材料性能差异。分析结果显示,业主提供的部分批次理化检验余料除晶粒度不符合采购技术规范外,内部还有较大尺寸夹杂,但材料的其他性能指标均满足采购规范技术要求。原材料内部存在混晶现象,材质性能分布不均匀。为此,结合材料失效机理研究了母材应力腐蚀裂纹扩展性能,试验结果表明,在一回路高温高压水环境下,超标夹杂的存在未对材料的应力腐蚀裂纹扩展速率产生明显影响。     

制动过程中闸片材料与制动盘温度关系试验研究

为探讨碳/陶制动盘与不同闸片材料的匹配性,对碳/陶制动盘分别与碳/陶复合闸片、铜基粉末冶金闸片和铁基粉末冶金闸片组成的摩擦副进行制动试验,研究了在制动过程中盘面各点瞬时温度、最高温度、闸片温度与制动工况的关系。结果表明：碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副温度及温度梯度均高于其他2种摩擦副,其温度梯度在低速制动时随压力的增加而明显增加,当制动速度较高时,温度梯度并没有随压力的增加而增加;对于碳/陶制动盘与铜基和铁基粉末冶金闸片摩擦副,随制动速度和压力的提高,盘面温度梯度变化不明显。原因在于材料导热性和起始摩擦因数决定了盘面的散热能力和制动功率,碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副因较高的起始摩擦因数以及较低的导热性,其制动功率高和散热能力低,导致盘面温度持续升高。