包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响.pdfVIP

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：渗铝时间为2h时，所得渗铝层厚度为 150IL．m，渗铝时间延长到4h和6h后，渗铝层厚度增 大到300IL．m；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；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