挤压织构对铝合金钻杆力学性能和耐蚀性的影响

挤压织构对铝合金钻杆力学性能和耐蚀性的影响铝合金钻杆采用挤压的方式生产,挤压过程会在挤压管的轴向和径向产生较强的各向异性,同时也会有相应的织构产生。织构影响着材料的一系列性能,包括强度、延展性、成形性和腐蚀性等。目前人们对铝合金制造加工过程中织构的演变规律做了大量研究,但织构对钻杆材料性能,尤其是耐腐蚀性能的作用规律研究还不够深入,研究结果向工业应用的转化较少。铝合金钻杆钻探时不但会受到拉伸、压缩、冲击等多种力的共同作用,并且还要经受钻井液等腐蚀介质的侵蚀。因此研究织构对铝合金钻杆力学性能和电化学性能的影响规律具有一定的实际意义。本文首先利用XRF分析了钻杆材料的成分,利用XRD分析铝合金钻杆管体段横截面和纵剖面中存在的宏观织构,EBSD分析铝合金钻杆管体段横截面和纵剖面中存在的微观织构、晶粒取向等。沿钻杆的挤压方向和垂直于挤压方向取样进行力学性能测试,即利用万能拉伸试验机测试室温拉伸性能,使用INSTRON5982电子万能材料试验机对材料进行室温压缩测试,使用BDW-300Y型冲击试验机进行室温冲击测试,并分析了织构对铝合金钻杆管体段力学性能的影响。采用腐蚀浸泡的方法研究了铝合金钻杆管体段横截面和纵剖面在3.5%NaCl溶液中的点蚀行为和晶间腐蚀行为,整体分析了织构对铝合金钻杆管体段电化学性能的影响。研究表明:(1)挤压织构使得铝合金钻杆管体段在纵向(沿挤压方向)和横向(垂直于挤压方向)上产生了较强的各向异性,在2A12T4铝合金钻杆中,纵向上存在<001>和<111>织构,横向上存在<223>织构和相对较弱的<101>织构;D16T铝合金钻杆管体段在纵向上存在<112>和<111>织构,横向上存在<101>和<001>织构。(2)2A12T4铝合金钻杆管体段含有较多<001>织构时的塑性最好,<111>与<101>次之,<223>相对最差。对于D16T铝合金钻杆管体段,<001>织构含量较高时的塑性最好,<111>与<101>织构次之,<112>织构相对较差。此外,对于两种铝合金钻杆材料的管体段而言,挤压织构的存在使得在横向和纵向上的力学性能出现了一定的各向异性,即同一材料内纵向的综合力学性能优于横向的综合力学性能。两种材料相互对比,表明D16T铝合金钻杆材料的综合力学性能优于2A12T4铝合金钻杆材料。(3)电解抛光时,在两种铝合金钻杆材料管体段的纵剖面和横截面上,与周边晶粒取向差较大的晶粒易被腐蚀产生蚀坑。(4)2A12T4铝合金钻杆管体段横截面中存在立方织构{001}<100>,旋转立方织构{001}<110>,以及{112}<110>和{111}<112>织构,浸泡在3.5%NaCl溶液中,耐点蚀的能力并未发现有明显的差异。2A12T4铝合金钻杆管体段纵剖面上黄铜型织构{110}<112>耐点蚀的能力优于戈斯织构{011}<100>与立方织构{001}<100>。而D16T铝合金钻杆横截面上{112}<110>织构耐点蚀的能力优于{111}<112>织构;在D16T铝合金钻杆纵剖面上{001}<100>与{110}<112>织构耐点蚀的能力优于{112}<111>织构。此外,D16T纵剖面中存在的{001}<100>与{110}<112>织构