出版社:田青超 冶金工业出版社 (2013-06出版)
ISBN:9787502462475
书籍目录
1绪论 1.1 API标准套管 1.2套管损坏机理 1.2.1地质因素 1.2.2工程技术因素 1.2.3腐蚀因素 1.3抗挤系列套管产品的开发 1.3.1高抗挤套管 1.3.2抗挤抗硫套管 1.3.3抗挤耐热套管 参考文献 2挤毁应力理论 2.1圆筒在极坐标下的力学方程 2.1.1平衡微分方程 2.1.2几何方程 2.1.3物理方程 2.1.4拉普拉斯算子 2.1.5应力函数 2.2轴对称问题 2.2.1应力分量 2.2.2轴对称位移 2.2.3轴对称位移函数 2.2.4轴对称位移和应力表达式 2.3挤毁应力公式的推导 2.3.1屈服强度挤毁应力公式 2.3.2塑性挤毁应力公式 2.3.3弹性挤毁应力公式的推导 2.3.4过渡挤毁应力公式的推导 2.4挤毁应力的其他公式 2.4.1轴向拉伸应力下的挤毁应力 2.4.2内压对挤毁的影响 2.4.3玉野（Tamano）公式 2.5压溃强度计算公式的适用性 参考文献 3抗挤套管的生产 3.1无缝钢管工艺流程 3：2穿孔工艺 3.2.1斜轧穿孔机 3.2.2斜轧穿孔过程 3.3轧管工艺及设备 3.3.1连续轧管机组 3.3.2斜轧管机轧管 3.4宝钢抗挤套管的生产 3.4.1 qbl40mm机组 3.4.2 Accu—Roll机组 3.4.3 PQF机组 3.4.4 HFW机组 参考文献 4高抗挤套管螺纹连接与管柱设计 4.1抗挤套管常用螺纹连接 4.1.1 圆螺纹 4.1.2偏梯形螺纹 4.1.3特殊扣螺纹 4.2特殊外径抗挤套管螺纹连接 4.2.1特殊外径螺纹设计思路 4.2.2 180mm外径长圆螺纹加工 4.3管柱设计基本公式 4.3.1 管体屈服强度 4.3.2 内压抗力 4.3.3连接强度 参考文献 5抗挤毁套管的微观组织与力学行为 5.1塑性变形对组织演变的影响 5.1.1 塑性变形对材料组织和性能的影响 5.1.2 回复 5.1.3 再结晶 5.1.4 晶粒长大 5.2斜轧制管过程中材料的力学行为 5.2.1 制管应变 5.2.2高温变形机理 5.2.3 制管过程中的微观组织特征 5.2.4热处理后微观组织的演变 5.3斜轧工艺套管织构的研究 5.3.1 套管的轧制工艺 5.3.2套管的性能和织构 5.3.3 织构对抗挤强度的影响一 参考文献 6抗挤套管钢的强韧化 6.1钢的高强韧化设计思路 6.1.1 固溶强化 6.1.2热处理强化 6.1.3 析出强化 6.1.4细晶强化 6.2抗挤套管钢中的析出相 6.2.1金相组织 6.2.2钢中析出相的表征 6.2.3析出相的作用 6.3高强度抗挤套管钢的晶粒控制技术 6.3.1 成分设计和控制轧制 6.3.2优化奥氏体化参数 6.4高强度抗挤套管强韧化技术 6.4.1纯净钢技术 6.4.2高强度抗挤套管的性能 参考文献 7抗挤抗硫套管 7.1硫化氢引起的氢损伤 7.2应力腐蚀开裂机理与测试方法 7.3抗挤抗硫套管钢的开发 7.3.1 SSCC的影响因素 7.3.2抗硫套管的成分设计 7.3.3抗挤抗硫套管 7.4抗硫性能的试验方法 7.4.1 H2S介质中极化曲线测定 7.4.2 H2S介质中渗氢曲线测定 7.4.3 表面腐蚀产物膜的分析 7.4.4 KISSCC测试 7.5抗挤抗硫钢的电化学行为 7.5.1 电化学曲线 7.5.2腐蚀产物与析出相 7.5.3 钢在硫化氢介质中的腐蚀机制 7.6氢在钢中的扩散行为 7.6.1氢扩散方程 7.6.2氢扩散系数 7.6.3可扩散氢浓度 7.6.4 不可逆陷阱中氢浓度的测定 7.6.5 氢在BGllOTS钢中的扩散行为 7.7抗挤抗硫套管硫化氢应力腐蚀开裂特性 7.7.1 硫化氢介质中的裂纹扩展速率和KISSCC 7.7.2 动态充氢条件下的裂纹扩展速率和KIH 7.7.3应力腐蚀试样的断口形貌 参考文献 8热采井用套管 8.1稠油开采工艺 8.1.1蒸汽吞吐 8.1.2蒸汽驱 8.1.3 蒸汽辅助重力泄油 8.1.4 火驱采油 8.1.5 不同热力采油工艺的比较 8.2热采套管的套损及其钢种设计 8.2.1 热采套管套损机理 8.2.2热采套管套损的预防措施 8.2.3 热采井套管用钢的设计原理 8.3抗挤耐热套管的开发 8.3.1 抗挤耐热套管的设计 8.3.2抗挤耐热套管的实测性能 8.3.3套管的抗挤耐热性能 8.3.4抗挤耐热套管的微观结构特征 8.4火驱采油用套管的开发 8.4.1 火驱采油用套管的实测性能 8.4.2模拟井况下的火驱采油套管的抗氧化、腐蚀性能 8.4.3 耐高温火驱采油用油井管的开发 参考文献 9中原油田用高强度抗挤套管 9.1油田地质基本知识 9.2中原油田的地质特点 9.3中原油田的地应力研究 9.4中原油田的管柱设计 9.5高强度套管的生产及应用 参考文献 附录 附录1 API油井管标准简介 附录2英制与公制单位换算表 附录3套管推荐作业方式 附录4宝钢抗挤系列产品规格及性能 致谢
编辑推荐
《抗挤毁套管产品开发理论和实践》可供从事材料学、钢管生产、石油钻井工程、完井工程等行业的工程技术人员、科技人员和大专院校的师生参考。
内容概要
田青超，1970年2月生于江苏省邳州市，工学博士，高级工程师（教授级）；1999年于南京理工大学获硕士学位，2002年于上海交通大学获材料学博士学位，2004年受日本国家材料研究所（NIMS）邀请及资助做访问学者；现为宝山钢铁股份有限公司新产品研发类主任研究员，兼任上海市显微学学会理事、期刊《理化检验（物理分册）》编委。先后负责开发了高抗挤毁系列油井套管、高频电阻焊（ERW）管、集输管线管以及锅炉结构管等30余个牌号的新产品；参与制定国家标准3项、国际标准1项，授权、受理专利29件，在《Acta Materialia》、《金属学报》等国内外刊物上发表论文80余篇。
章节摘录
版权页： 插图： 金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象。塑性变形中外力所做的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部。这部分能量称为储存能，其大小因形变量、形变方式、形变温度以及材料本身性质而异，约占总形变功的百分之几。储存能的具体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力及点阵畸变。残余应力是一种内应力，它在工件中处于自相平衡状态，其产生是由工件内部各区域变形不均匀性，以及相互间的牵制作用所致。按照残余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种： （1）第一类内应力，又称宏观残余应力。它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过弹性极限产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。又如，金属线材经拔丝加工，由于拔丝模壁的阻力作用，线材的外表面较心部变形少，故表面受拉应力，而心部受压应力。这类残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的0.1％左右。挤毁应力公式中所说的残余应力即为这种内应力。 （2）第二类内应力，又称微观残余应力。它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。 （3）第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、位错等）引起的。变形金属中储存能的绝大部分（80％—90％）用于形成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，故有一种使变形金属重新恢复到自由能最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。 金属材料经塑性变形后的残余应力是不可避免的，它将对工件的变形、开裂和应力腐蚀产生严重影响和危害，因此冷拔钢管用来生产抗挤毁套管必须及时采取消除应力的措施（如去应力退火处理）。但是，在某些特定条件下，残余应力的存在也是有利的。例如，承受交变载荷的零件，若用表面滚压喷丸处理，使零件表面产生压应力的应变层，借以达到强化表面的目的，可使其疲劳寿命成倍提高。 金属和合金经塑性变形后，不仅内部组织结构与各项性能均发生相应的变化，而且由于空位、位错等结构缺陷密度的增加，以及畸变能的升高，将使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此，经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当冷变形金属加热时会发生回复，再结晶和晶粒长大等过程。