隨著較易開采油氣田資源減少，人們開始轉(zhuǎn)向高溫高壓高礦化度高腐蝕性惡劣條件的油氣田開采，普通碳鋼管材已不能滿足使用要求，據(jù)文獻報道因腐蝕導(dǎo)致的油氣井停產(chǎn)、報廢事故很多，造成了很大的經(jīng)濟損失。雙相鋼和鎳基合金等高合金性能優(yōu)異，但是價格昂貴，而9Cr通過熱處理后具備優(yōu)異的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，且經(jīng)濟型好，廣泛用于石油機械裝備和管材的生產(chǎn)領(lǐng)域，有著很好的發(fā)展前景[1?4]。9Cr鋼具有良好的耐CO2腐蝕性，且韌性優(yōu)異，非常適合用于高溫高CO2分壓和微量H2S含量的腐蝕性環(huán)境中，綜合性能優(yōu)于普通L80-13Cr，目前成為油氣田開采環(huán)境用鋼的主要材料[5?9]。目前9Cr鋼管成熟的生產(chǎn)工藝是：鑄錠—鍛坯—坯料內(nèi)外加工—熱穿孔成型—調(diào)質(zhì)處理，此工藝包括鍛造工序，切除冒口，能耗高且成材率低。用連鑄坯+熱擠壓成型工藝生產(chǎn)9Cr無縫管是新工藝，目前國內(nèi)外文獻還沒有報道，新工藝避免了鍛造工序，可以大大提高成材率，降低能耗和資源。本文以?150 mm×40 mm的9Cr鋼管為研究對象，研究通過63 MN臥式擠壓機將連鑄坯擠壓成鋼管，然后調(diào)質(zhì)處理。對坯料組織、鋼管組織、晶粒度和力學(xué)性能進行檢測分析，為連鑄坯直接擠壓生產(chǎn)馬氏體鋼管工業(yè)化生產(chǎn)提供基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)。
1. 實驗材料、工藝路線和檢測方法
1.1 實驗材料
采用60 t電弧爐+LF爐外精煉+VD真空脫氣+連鑄的生產(chǎn)流程，工藝先進、質(zhì)量優(yōu)良，以廢鋼為原料，電弧爐熔煉結(jié)出鋼水溫度不低于1630 °C，爐外精煉的溫度不低于1620 °C，真空脫氣處理采用真空爐，真空度不大于67 Pa，連鑄坯凝固后及時850 °C退火處理，釋放應(yīng)力和降低硬度。連鑄坯外徑380 mm，機加工到外徑364 mm內(nèi)徑80 mm長度850 mm的空心坯料。在63 MN臥式擠壓機上的擠壓成型，鋼管尺寸是?150 mm×40 mm，化學(xué)成分見表1。
1.2 實驗工藝路線
實驗的工藝路線如下：電弧爐冶煉—連鑄坯—軟化退火—坯料分切—內(nèi)鏜外車—加工端面—感應(yīng)爐加熱—玻璃粉潤滑內(nèi)外表面—熱擠壓—堆垛環(huán)冷—調(diào)質(zhì)處理—超聲波無損探傷—組織、性能檢測。
1.3 組織和力學(xué)性能檢測
試樣組織腐蝕劑是王水，晶粒度檢測標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E112—2012，高溫鐵素體檢測標(biāo)準(zhǔn)是YB/T4402—2014，所用顯微鏡型號是德國蔡司Axio Imager A2m。力學(xué)性能檢測取樣位置在調(diào)質(zhì)后鋼管壁厚的1/2處，拉伸試樣方向是縱向，檢測標(biāo)準(zhǔn)是ASTM A370—2017，沖擊功試樣方向是橫向，檢測溫度是?10 °C，檢測標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E23—2018，洛氏硬度在鋼管橫截面進行檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E18—2018。
2. 實驗過程和結(jié)果分析
2.1 9Cr連鑄坯的顯微情況
由于連鑄坯存在疏松和中心裂紋，取樣時避開這些區(qū)域，在9Cr連鑄坯橫截面靠近半徑的1/4和1/2處取組織樣，圖1是9Cr連鑄坯料退火后放大100倍和500倍的顯微組織照片。
