Ⅲ型载荷分量对不同显微组织套管钻井用钢断裂韧性的影响

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1、第43卷第9期材料工程Vo1．43NO．92015年9月第66—73页Journa1ofMaterialsEngineeringSep．2015PP．66—73III型载荷分量对不同显微组织套管钻井用钢断裂韧性的影响InfluenceofModeIIILoadComponentonFractureToughnessofCasing—drillingSteelswithDifferentMicrostructures许天旱，冯耀荣。(1西安石油大学材料科学与工程学院，西安710065；2中国石油集团石油管工程技术研究院，西安71006

2、5)XUTian—han．FENGYao—rong0(1CollegeofMaterialsScienceandEngineering．Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065，China；2CNPCTubularGoodsResearchInstitute，Xi’an710065，China)摘要：利用疲劳试验机及SEM研究三种不同显微组织套管钻井钢i／iii复合型断裂韧性。结果表明：珠光体一铁素体(PF)钢和铁素体一贝氏体一回火马氏体(FBM)钢的，t均随着III型分量增加先略有增加，然后单调下降，而回

3、火马氏体(TM)钢则呈单调下降趋势，这归因于不同显微组织构成导致不同断口形貌。同时发现，在不同III型载荷分量下，TM钢均具有最大的，t，PF钢均具有最小的J，FBM钢居中。对于三种钢，，和J之间均具有线性关系，且材料强度越高，线性系数越小，更容易在剪切载荷下发生断裂。关键词：套管钻井用钢；显微组织；断裂韧性；1／1II复合型；断口形貌doi：10．11868／j．issn．1001—4381。2015。09．011中图分类号：TG113．25；TG115．57文献标识码：A文章编号：1001—4381(2015)09—0066-0

4、8Abstract：Themixed—modeI／IIIfracturetoughnessofcasing—drillingsteelswithdifferentmicrostruc—tureswasinvestigatedbymeansoffatiguetestersandSEM．TheresultsshowthatJTofbothPFandFBMsteelsfirstlyslightlyincreasewiththeincreaseofmodeIIIloadcomponentandthendecreasecontinuously

5、，whereasthatofTMsteeldecreasesmonotonically，whichcanheattributedtothedif—ferentfracturesurfacemorphologyresultingfromtheremarkabledifferentmicrostructure．Mean—while，itcanbefoundthatTMsteelpossessesthemaximumJTandPFsteelpossessestheminimumJT，respectively，thatofFBMisinth

6、emiddleunderdifferentmodeIIIloadcomponents．Forthethreesteels，JIandJIIIexhibitlinearrelationship，andthehigherthestrength，thelowerthelinearcoefficient，theeasiertooccurfractureundershearingload．Keywords：casing—drillingsteel；microstructure；fracturetoughness；mixed—modeI／III

7、；fracturemot—phology断裂机制作为一种理论得到不断发展，许多参数型载荷不断增加；同时随着岩层结构及地质结构的不都可用来表征失稳条件，然而，几乎所有工作都集中在断变化，III型载荷也会发生不规则变化[7]，因此研究研究I型断裂方面]。但在实际工况中，材料受到I／III复合载荷对套管钻井用钢断裂韧性的影响是十的不仅仅是I型载荷，而是处于复杂的应力状态。套分必要的。管钻井作为一种新技术，主要用于解决钻井过程的稳尽管国内外专家对部分材料的i／in复合型断裂定性及降低钻井成本问题_4]，随着套管钻井技术的韧性也作过一定研究，

8、但实验结果显示，III型载荷叠发展，套管所面临的环境越来越苛刻]。这是因为在加对材料断裂韧性的影响不会呈现出单一的趋套管钻井过程中，套管除了固井同时兼有钻井的作用，势]。III型载荷的叠加，在一些材料中，断裂韧性呈导致套管及其接箍被置