眾所周知,石油是世界上寶貴的資源,在石油的開采過程中,套管具有重要作用,相對于服役條件而言,熱循環(huán)會導(dǎo)致材料的力學(xué)性能降低。因此,為了探究熱采井套管性能隨熱循環(huán)次數(shù)變化的規(guī)律,本文以80SH鋼為研究對象,結(jié)合熱采管的服役環(huán)境,對材料進(jìn)行了不同輪次的熱循環(huán)試驗(yàn),采用激光共聚焦顯微鏡、力學(xué)性能測試和掃描電子顯微鏡的方法,研究了經(jīng)不同輪次熱循環(huán)后試樣的力學(xué)性能隨顯微組織的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,對經(jīng)不同輪次熱循環(huán)后80SH鋼的蠕變性能和低周疲勞行為進(jìn)行了研究,并對低周疲勞斷口進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,80SH鋼的顯微組織為回火索氏體,灰黑色為針狀鐵素體,白色為粒狀貝氏體且含量較少,少量的黑點(diǎn)為析出物。在相同的實(shí)驗(yàn)溫度下,材料由未經(jīng)熱循環(huán)（0次）增加到8次熱循環(huán)時(shí),屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度減小,延伸率和斷面收縮率增大;由8次熱循環(huán)增加到30次熱循環(huán)時(shí),材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度增大,延伸率和斷面收縮率減小。相同熱循環(huán)輪次下,隨著實(shí)驗(yàn)溫度升高,材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度減小,延伸率和斷面收縮率增大。80SH鋼的拉伸宏觀斷口發(fā)生明顯的塑性變形,拉伸斷口微觀形貌表現(xiàn)為韌窩,放射區(qū)的韌窩尺寸較小,纖維區(qū)的韌窩尺寸較大... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

套管的斷裂形式

第一章緒論51.4.1工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線金屬材料受單向拉伸載荷作用時(shí)，會獲得應(yīng)力隨應(yīng)變變化的關(guān)系曲線，即應(yīng)力-應(yīng)變曲線。當(dāng)對材料性能進(jìn)行評價(jià)時(shí)，曲線上獲得的信息具有重要的參考價(jià)值。圖1-2為金屬材料的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線�？芍�，依據(jù)應(yīng)力隨應(yīng)變變化的關(guān)系，可將曲線分為四個(gè)階段，分別為：彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和局部頸縮斷裂階段。彈性階段為Oa段。在這一階段中，材料加載的應(yīng)力較小，Oa"段為一條直線，應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而增大，呈正相關(guān)，虎克定律在Oa"適用，材料的彈性模量為直線的斜率，用E表示。曲線上a"點(diǎn)代表的應(yīng)力值為材料的比例極限，用p表示。在Oa"段任意一點(diǎn)卸載加載的應(yīng)力，材料的變形也隨之消失。當(dāng)材料應(yīng)力值大于a"點(diǎn)對應(yīng)的比例極限，增加到a點(diǎn)時(shí)，此階段應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而增大，但不是正比例關(guān)系，不符合虎克定律，但是在a"a段任意一點(diǎn)卸載加載的應(yīng)力，材料產(chǎn)生的變形隨應(yīng)力的卸載而消失，說明a"a段也是彈性階段，a點(diǎn)代表的應(yīng)力值為材料的彈性極限，用e表示。ac段為屈服階段。在此階段中，當(dāng)應(yīng)力增加到b"點(diǎn)后，在b"c段中，材料的應(yīng)力沒有增大，但應(yīng)變還在增大，似乎材料沒有了抵抗應(yīng)變增加的能力，因此，材料發(fā)生了屈服，b"點(diǎn)為材料的上屈服點(diǎn)，b點(diǎn)為下屈服點(diǎn)。在屈服階段中，曲線上最低點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的屈服強(qiáng)度，用s表示。如果去除屈服階段加載的應(yīng)力，材料不能恢復(fù)至原始狀態(tài)，即產(chǎn)生了塑性變形。cd為強(qiáng)化階段。在此階段中，曲線呈上升趨勢，即應(yīng)力增加，應(yīng)變也在增加，材料抵抗應(yīng)變增加的能力又重新恢復(fù)了，材料發(fā)生的這種現(xiàn)象稱為強(qiáng)化，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上最高點(diǎn)代表的應(yīng)力值稱為材料的抗拉強(qiáng)度，用b表示。de段為局部頸縮斷裂階段。曲線在d點(diǎn)之前，試樣的變形是均勻的，當(dāng)曲線到達(dá)d點(diǎn)，在試樣的局部缺陷處?

第一章緒論7速蠕變階段、恒速蠕變階段和加速蠕變階段。圖1-3為材料蠕變曲線圖。由圖可知，可將材料蠕變應(yīng)變隨時(shí)間的變化過程分為三個(gè)階段。依次為第Ⅰ階段，減速蠕變階段，第Ⅱ階段，恒速蠕變階段，第Ⅲ階段，加速蠕變階段。在減速蠕變階段，蠕變應(yīng)變隨著時(shí)間增加而增大，剛開始時(shí)，蠕變速率很大，但隨著時(shí)間的不斷增加，蠕變速率逐漸減校這是因?yàn)榻饘僭诟邷叵率艿郊虞d力時(shí)，內(nèi)部馬上會發(fā)生變形，產(chǎn)生位錯(cuò)并發(fā)生滑移，金屬原子間的擴(kuò)散引起點(diǎn)陣缺陷等基本現(xiàn)象。對于多晶體來說，當(dāng)加載應(yīng)力時(shí)，每個(gè)晶粒都會受力，導(dǎo)致材料內(nèi)部出現(xiàn)空位和位錯(cuò)增殖現(xiàn)象，當(dāng)位錯(cuò)移動時(shí)，空位對其起阻礙作用，對材料起到了強(qiáng)化作用，蠕變速率減小，即減速蠕變階段。第Ⅱ階段為恒速蠕變階段，占據(jù)材料整個(gè)蠕變階段的時(shí)間最長。因此，該階段對研究材料蠕變行為具有重要意義。金屬材料不論在室溫還是高溫環(huán)境中服役，產(chǎn)生塑性變形時(shí)，都會發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，當(dāng)加工硬化現(xiàn)象出現(xiàn)在高溫時(shí)，會發(fā)生回復(fù)，如果溫度更高，甚至?xí)霈F(xiàn)再結(jié)晶，一般認(rèn)為，在恒速蠕變階段，材料發(fā)生的回復(fù)和加工硬化現(xiàn)象達(dá)到了平衡。當(dāng)材料蠕變應(yīng)變增大時(shí)，組織內(nèi)將會產(chǎn)生嚴(yán)重的缺陷，如孔洞、裂紋等，造成蠕變速率快速增大，此階段為第Ⅲ階段，即加速蠕變階段。在恒速蠕變階段，材料組織中的晶粒根據(jù)各自的排列發(fā)生變形，使得晶粒內(nèi)部的不均勻變形匯聚到了一起，并移動到了晶界處，此外，由于晶粒之間相互緊密連接，導(dǎo)致晶界交叉的地方也會產(chǎn)生不均勻變形，發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，或者由于晶格缺陷不斷移動，并堆積在晶界處，從而產(chǎn)生空位，在結(jié)晶時(shí)，會有微小裂紋產(chǎn)生，最終斷裂。因此，研究材料的蠕變曲線，可以更好的了解材料在高溫下的性能，為材料的安全服役提供理論支撐。圖1-3蠕變曲線圖1.5

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3036097