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钻杆中带状组织偏析形成原因及其危害
点击次数:402 发布时间:2016-10-24
   钻杆中带状组织偏析形成原因及其危害
  钻杆是尾部带有缧纹的钢管,用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头,并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。钻杆必须能够承受巨大的内外压、扭曲、弯曲和振动。在油气的开采和提炼过程中,钻杆可以多次使用。
  带状组织是由铁素体和珠光体或铁素体和奥氏体或铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织,它们多出现于亚共析钢,奥氏体钢种半马氏体钢种中,这种组织是在两相共存的情况下,锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针。
  钻杆带状偏析分为两种:管体上的带状偏析为钢管冷拉过程中形成,带状偏析呈冷拉的方向纤维状,另一种是在管头镦粗过程中形成的呈镦粗挤压的方向。
  一般认为,带状组织是由于钢锭的枝晶偏析所致。钢水在凝固时,由于选择性结晶,在枝干上的成分较为纯净,而在枝晶间富集了较多的碳、合金元素和磷、硫等杂质。钢锭锻轧变形时枝干和枝晶间被压延而伸长为纤维组织,形成一次带状组织。用含有CuCl2的试剂浸蚀后在显微镜下观察,则会发现肉眼观察到的那些纤维组织经放大后,变成黑白交替的带称为一次带状组织。  黑色条带相当于原树枝状晶的较纯的枝干,白色条带为原来富含合金元素和杂质的树枝间区域。
  热轧低碳钢、中碳钢在缓冷国能中会出现先共析铁素体和珠光体交替相间的显微组织带状,这些不同的组织是固态相变的产物。这种带状组织称为二次带状。钻杆二次带状的形成意味着碳在固态相变中发生了不匀称的重新分布,称为二次探偏析。
  一般所谓的钢中的带状组织,也即上述观察到的带状组织即为二次带状组织。将具有二次带状组织的热变形钢试样改用含有CuCl2的试剂浸蚀后在显微镜下观察,则显示出一次带状组织。只有在一次带状的基础上才能形成二次带状组织。一次带状组织难以消除,虽然在高温下或缓冷过程中,碳能够优先达到相对均匀,然而代位原子均匀化十分困难,这些合金元素难以达到均匀状态,尤其是碳化物形成元素的阻碍碳原子的扩散,实际上碳也难以十分均匀。这就是树枝偏析能够稳定存在的原因。但是在具有一次带状的热变形钢中可以出现二次带状,也可以不出现二次带状,控制相变条件就可以控制二次带状组织。
  钻杆带状组织的存在使得钻杆工件中的化学成分不均匀性。对钢的使用性能有很大的影响,特别使钢的冲击韧性降低,降低横向的塑性和断裂韧性。
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