鍛造高壓管特點(diǎn)工藝研究

      對(duì)于高壓管匯而言,***易發(fā)生沖蝕破壞的位置是彎頭、三通等導(dǎo)致改變流體的流向和速度的位置。參照1964年出版的管系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，在受到內(nèi)壓作用時(shí)，管匯彎頭會(huì)產(chǎn)生環(huán)向和軸向應(yīng)力而由于全尺寸高壓管匯沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)開(kāi)展難度大，危險(xiǎn)程度高，考慮到高壓管匯承壓狀態(tài)下，環(huán)向應(yīng)力大于軸向應(yīng)力的特點(diǎn),本文作者研究環(huán)向應(yīng)力也就是拉伸應(yīng)力對(duì)高壓管匯沖蝕磨損的影響。

      實(shí)驗(yàn)選用高壓管匯常用材料42CrMo,經(jīng)過(guò)調(diào)制處理后，其化學(xué)成分和力學(xué)性能，每個(gè)試樣加工完成后，均利用細(xì)砂紙打磨試樣表面，消除試樣表面的加工刀痕，確保每個(gè)試樣表面光滑。實(shí)驗(yàn)前后，利用丙酮清洗試樣，然后放置在干燥箱中烘干，利用梅特勒高精度天平MI503測(cè)量試樣沖 蝕前后的質(zhì)量，其測(cè)量精度為1 mg,線(xiàn)性誤差為2mg, 每組實(shí)驗(yàn)做3次，***后結(jié)果取平均值。

     沖蝕磨損所用的沖蝕介質(zhì)為清水夾砂，其中砂為一種新型的壓裂所用支撐劑覆膜砂，顆粒的直徑范圍 為々SO-SSOum，該類(lèi)砂具有耐高溫高壓、耐腐蝕、強(qiáng)度高、圓球度好、導(dǎo)流能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中， 每次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前都更換新砂，確保每次實(shí)驗(yàn)參數(shù)相同。

      根據(jù)壓裂現(xiàn)場(chǎng)的壓裂工況，以及韌性材料在沖蝕角度為30°左右時(shí)，沖蝕磨損量***大的規(guī)律，結(jié)合沖蝕磨損試驗(yàn)機(jī)的性能

可以看出，40CrMo的沖蝕磨損率隨著拉伸應(yīng)力 的增加基本呈線(xiàn)性增加。由于40CrMo的屈服強(qiáng)度大 T 930 MPa,并且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，并未發(fā)現(xiàn)試樣表面有 屈服現(xiàn)象，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)過(guò)程中材料并沒(méi)有發(fā)生塑性變 形，一直處在彈性變形范圍內(nèi)。

      依據(jù)材料彈性變形微觀過(guò)程的雙原子模型，當(dāng)外力增大時(shí)，材料晶格中離子之間的距離增加，離子之 間應(yīng)力和斥力的合理增大，抵抗破壞的能力減弱，當(dāng) 受到砂礫沖擊時(shí)，就容易發(fā)生斷裂，從而從宏觀反映 出來(lái)，材料的沖蝕磨損率隨應(yīng)力的增大而增加。

     實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，切取沖蝕磨損部位，用電鏡掃描沖 蝕部位表面形貌。選擇0、300、500 MPa條件下所沖 試樣沖蝕坑中心部位的表面觀測(cè)圖像，它們具有的共同點(diǎn)是，沖蝕表面有大量的犁溝和少量的凹坑，這種形貌的形成，是由于在低沖蝕角時(shí)，材料的破壞形式以微切削為主，與沖蝕磨損理論相符

(1)當(dāng)沖蝕角為30時(shí) ，40CrMo的沖蝕磨損率隨著應(yīng)力的增加而增加 ，基本呈線(xiàn)性關(guān)系。

 (2)應(yīng)力的增加 ，并不影響30。沖蝕 角時(shí)材料的主要破壞形式——微切 削。 

(3)隨著應(yīng)力的增加 ，40CrMo材料的抗沖蝕能力 減弱 ，沖蝕表面劃痕的深度和寬度增大。 試驗(yàn)表面 ，當(dāng)高壓管匯材料選擇 40CrMo時(shí) ，在彎頭 、三通等容易改變流體流向的位置 ，應(yīng)該增加管匯的壁厚 ，以降低沖蝕破壞的分險(xiǎn) 。