包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响.pdf

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1、2011年7月西安石油大学学报(自然科学版)Ju1.2Ol1第26卷第4期JournalofXiallShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1.26No.4文章编号:1673-064X(2011)04-0064-03包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响黄敏,王宇(西安石油大学材料科学与工程学院,陕西西安710065)摘要:为提高套管钢的耐腐蚀性能,在950oC对N80套管钢分别进行了2h、4h及6h的包埋渗铝工艺处理.不同包埋时间下所得渗层的物相组成、微观形貌、显微硬度和电化学性能不同.测试结果表明:渗铝时

2、间为2h时,所得渗铝层厚度为150I.Lm,渗铝时间延长到4h和6h后,渗铝层厚度增大到300I.Lm;渗铝时间为2h、4h时所得N80套管钢的渗铝层主要由FeAl金属间化合物组成,当渗铝时间为6h时,渗铝层中开始出现了高铝FeAl相;不同时间包埋渗铝处理后的N80套管钢试样表面硬度高于基体,自腐蚀电流密度显著下降.由此得出结论:高铝相铁铝化合物随包埋时间的延长开始出现;渗铝层厚度随包埋时间的延长有所增加,当包埋时间超过4h后,包埋时间对渗铝层致密度的提高作用较厚度增加更为显著;延长包埋时间可以显著提高渗铝层的硬度,但过长的包埋时间会同时造成基体硬度严重地下降;

3、包埋时间对腐蚀性能的影响作用不明显.关键词:N80套管钢;渗铝层;包埋时间;显微组织;耐蚀性能中图分类号:TB332文献标识码:A石油套管是固定油井井壁用的钢管,一般占整管钢的渗铝及渗铝后的腐蚀行为研究尚未见报道.个石油管消耗的73%一76%,是维持油井运行的生本研究采用包埋法对N80套管钢进行渗铝,制命线⋯.由于地质条件不同,井下高温高压腐蚀环备Fe—AI金属间化合物渗铝层,系统研究渗铝保温境和高含CO酸性气体对管体有着持续的腐蚀作时间对渗铝层物相组成、组织、厚度、显微硬度及电用,从而显著缩短了普通套管的寿命,同时也致使套化学性能的影响,以期通过适当的包埋渗铝

4、工艺在管的安全性和可靠性下降4。.包埋渗铝主要是通N80油套管钢表面进行渗铝处理,获得均匀致密的过物理或化学的方法,把钢和介质加热到一定温度,渗层组织,提高其防腐性能.使铝原子渗入并扩散到钢材基体,在基体表面形成铁铝的金属固溶体层或金属间化合物层的工艺过1实验方法程,现已被证明是一种可有效提高钢材耐腐蚀性能的方法.但以往的研究与应用主要针对普通碳1.1基材及处理钢、合金钢等材料,研究发现,可以通过调整渗试样取自200mm的成品N80油套管,其主剂配方、包埋温度、包埋时间获得理想的渗铝层组织要化学成分如表I所示,经线切割制成10mm×和性能.N80套管钢作为一种微

5、合金控轧钢,是近年10am的圆柱形试样,在丙酮溶液中进行去脂、除来发展起来的一种高强度、高韧性的新钢种,国内外锈.依此采用150到600金相砂纸打磨后,采用振对N80套管钢的CO、HS腐蚀规律及其影响因素荡频率为35kHz的乙醇溶液进行超声波清洗,烘干已经得到了较全面深刻的认识¨。。J,但针对N80套备用.收稿日期:2010一II-02.基金项目:陕西省自然科学基金项目(编号:2011JQ6003)作者简介:黄敏(1979-),女,博士,讲师,主要从事材料涂层及其制备工艺的研究.E-mail:mhuang@xsyu.edu.cn一66一西安石油大学学报(自然科学

6、版)l未渗铝试样;包埋6h所得渗铝N80套管钢试样的a:FeAIb:F啦k自腐蚀电流密度最低,腐蚀速率最小,这也主要归因于该温度下所得渗铝层厚度大,渗铝层更加致密、髓醑完整.靛置,垒a^罂j}....一三^............璺Ja2h久20406080l00芝20/()鲁留图2不同包埋时间所得NS0套管钢渗铝层XRD谱图Fig.2TheXRD印:h-0Iamsofthealuminim~dN8ocasingsteelembedfor2h,4hand6h高于N80套管钢基体,包埋时间为6h所得渗铝N80套管钢试样的硬度最高,这主要是因为由铁铝图4不同包埋时间

7、所得渗铝NS0套管钢试样极化曲线化合物组成的渗铝层具有较高的硬度.同时还可以Fig.4PolarizationcllrveofalumtniT.~lNSOcasingsteelembedddfor2h。4hand6h看出,不同包埋时间所得渗铝N80套管钢在距表面100m处的硬度值均出现了一个显著的下降,这与3结论形貌分析中渗铝层中分布大量孔隙的结果是相吻合的.此外,尽管在渗层厚度范围内N80套管钢试样(1)在950oC包埋N80套管钢试样2h、4h、的显微硬度随渗铝时间的延长而增大,但超过渗铝6h,可以在其表面生成厚度超过150m的渗铝层.层厚度范围后,包埋时间

8、越长,硬度下降就越明显.

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