09CrMnSiMo铁素体马氏体双相钢制备六级分支井分叉装置实验研究(正文).docVIP

09CrMnMoSiNb铁素体马氏体双相钢制备级分支井分叉装置实验研究摘要：采用铁素体马氏体双相钢进行级分支井分叉装置制备的实验研究，证明经过9正火780℃两相区淬火获得的强度等级为MPa，马氏体含量为15-20%的的铁素体马氏体双相组织，进过冷拔缩颈减厚5%左右获得的精密冷拔钢管完全可以达到制备级分支井分叉装置的工程要求，并可顺利完成30%以上的膨胀要求。这一技术填补了我国制备级分支井分叉装置的空白。 6级分支井是分支井技术中方案最完备级别最高的分支井。开发的技术关键是通过套管而不依赖于水泥封固分支连接处的力学完整性水力系统隔离，并能进行后续的增产及修井作业。连接分支井的关键部件是一个角度的三通膨胀系统三通膨胀系统。在地面压缩尺寸后下入井内用液压或套管整形器使之展开膨胀最终与主井眼和分支井眼套管紧密的连接在一起。吴仲华. 六级分支井地面预成形井眼连接系统 试验与仿真研究 [D]. 中国石油大学, 2010.按照承受内压薄壁管道斜接管大开口问题的弹塑性屈曲分析，考虑到我国东部油气田的井下压力，在承受内压20MPa的极限条件下，计算机仿真和有限元弹塑性屈曲分析结果证明，在不超过主井眼鼓胀极限尺寸的条件下，制备这种分叉装置所需的钢材屈服强度需达到350Mpa以上考虑到下井后与两个井眼的膨胀连接还要求钢材具有较低的屈强比和较高的韧性是由软相的铁素体基体和散布于基体中的硬相马氏体颗粒组成可以通过改变铁素体与马氏体两相比例、晶粒大小与晶粒形状等调节材料的力学性能，从而使其具有优良的强度、延性与成型性Zeytin H K, Kubilay C, Aydin H. Investigation of dual phase transformation of commercial low alloy steels: Effect of holding time at low inter-critical annealing temperatures [J]. Materials Letters, 2008, 62(17-18): 2651-2653.左秀荣,陈蕴博,王淼辉等.铁素体/马氏体双相钢的组织及性能[J].材料热处理学报，2010,31（1）:29~34.）。 本文09CrMnMoSiNb铁素体马氏体双相钢级分支井分叉装置膨胀系统临界区淬火后的钢材组织结构性能之间关系筛选出该装置热处理工艺，并对其制备过程的加工工艺进行探索09CrMnMoSiNb铁素体马氏体双相钢级分支井分叉装置膨胀系统级分支井。Table 1 Chemical composition of the tested dual phase steel(wt%) Mn Si C S P V Mo Fe 1.4 0.8 0.07 0.008 0.008 0.004 0.006 其余 采用差热分析法测定钢材的相变点为：Ac1：736℃，Ac3:858℃，对所钢材试样进行910℃，30min加热正火处理后分别置于740℃、780℃、820℃和860℃，α+γ两相区内保温20min的临界区淬火，。然后按GB/T 228.1-2010《金属材料 室温拉伸试验方法》级分支井分叉装置膨胀系统拉伸试样图 Fig. Tensile specimen 2、试验结果与分析 2.1 09CrMnMoSiNb铁素体马氏体双相钢 2.1.19CrMnMoSiNb铁素体马氏体双相钢L. Metall. Trans., 1981,12A:419.]。当临界区淬火温度为780℃时，马氏体含量达到18.57%。加热时奥氏体长大具有明显的方向性，即奥氏体形核后首先倾向于沿着铁素体的晶界长大，长大方向平行于铁素体晶界，呈狭长的岛状，分布均匀。奥氏体转变为马氏体后，形态上还保留着原先正火后奥氏体边界的痕迹，即马氏体岛均匀的分布在铁素体周边，并沿先共析铁素体晶界呈长大趋势，在金相和扫描电镜中显示为无规则小岛状分布。临界区淬火温度升为820℃后，马氏体含量为29.61%，热处理后试样的显微组织为铁素体基体上成串分布的马氏体条和岛状马氏体。这主要是由于 820℃时由于奥氏体尺寸较小且铁素体中碳向奥氏体中扩散，提高了奥氏体的淬透性，冷却后形成了马氏体岛和板条状马氏体，且晶粒大小明显不均匀，在冷却过程中细小的奥氏体转变为岛状马氏体，而粗大的奥氏体则会形成板条马氏体，同时母相晶界已经难以分辨。当温度为860℃，马氏体含量明显增多达到61.76%，双相钢马氏体的形貌也明显不同，逐渐增多的板条马氏体 图2 试验双相钢不同温度淬火下的显微组织（OM） Fig 2 microstructure of the tested dual phase steel quenched at different temperatures