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S135钻杆钢在H2S环境中的腐蚀疲劳行为
          
Corrosion Fatigue Behavior of S135 Drill Pipe Steel in H2S Enviornment

摘    要
对S135钻杆钢在空气和H2S环境中进行了不同应力幅下的疲劳试验,得到了不同条件下的疲劳寿命,并应用回归分析方法得到了该钻杆钢在不同环境中的疲劳寿命公式,分析了其疲劳断裂机制。结果表明:在空气环境中,试验钢呈现明显的疲劳极限特征;在H2S环境中,相同当量应力幅下试验钢的疲劳寿命比在空气环境中的低,且在很低的当量应力幅下仍会发生断裂,不存在疲劳极限;在不同环境和不同当量应力幅下,试验钢的疲劳裂纹均萌生于试样表面或靠近表面处,裂纹源区以解理断裂为主;在空气环境中,裂纹扩展区以疲劳条带为主要特征,在H2S环境中,裂纹扩展区以解理平面和解理台阶为主要特征,在其解理平面上存在大量的二次裂纹,具有氢脆断裂的特征。
标    签 钻杆钢   H2S环境   疲劳寿命   疲劳条带   解理   drill pipe steel   H2S environment   fatigue life   fatigue striation   cleavage  
 
Abstract
Fatigue tests under different stress amplitude were conducted on S135 drill pipe steel in air and H2S environments, and the fatigue lives under different conditions were obtained. The fatigue life formulas of the drill pipe steel in different environments were obtained by a data regression analysis method, and the fatigue fracture mechanism was analyzed. The results show that the tested steel had an obvious characteristic of fatigue limit in the air environment. The fatigue lives of tested steel in the H2S environment were lower than those in the air under the same equivalent stress amplitude, the fracture happened under relatively low equivalent stress amplitude and no fatigue limit existed. The fatigue cracks in the tested steel were all initiated at or near the surface in different environments and under different equivalent stress amplitude, and the crack initiation region exhibited mainly cleavage fracture. The crack propagation region showed a main characteristic of fatigue striations in the air while of cleavage fracture and cleavage steps in the H2S environment. On the cleavage fracture surface existed lots of second cracks, indicating a characteristic of hydrogen embrittlement fracture.

中图分类号 TG172   DOI 10.11973/jxgccl201706011

 
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所属栏目 材料性能及应用

基金项目 国家质检公益性行业科研专项经费资助项目(201510205-03);陕西省教育厅专项科研计划项目(15JK1577);西安石油大学青年科技创新基金资助项目(2015QN014);西安石油大学材料科学与工程省级优势学科资助项目;2015年省级大学生创新创业训练计划项目

收稿日期 2016/3/18

修改稿日期 2017/4/13

网络出版日期

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备注雒设计(1979-),男,陕西礼泉人,副教授,博士

引用该论文: LUO Sheji,WEN Ninghua,HAN Lihong. Corrosion Fatigue Behavior of S135 Drill Pipe Steel in H2S Enviornment[J]. Materials for mechancial engineering, 2017, 41(6): 44~48
雒设计,温宁华,韩礼红. S135钻杆钢在H2S环境中的腐蚀疲劳行为[J]. 机械工程材料, 2017, 41(6): 44~48


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