鍛造高壓管特點工藝研究

      對于高壓管匯而言,***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)設計手冊，在受到內壓作用時，管匯彎頭會產(chǎn)生環(huán)向和軸向應力而由于全尺寸高壓管匯沖蝕磨損實驗開展難度大，危險程度高，考慮到高壓管匯承壓狀態(tài)下，環(huán)向應力大于軸向應力的特點,本文作者研究環(huán)向應力也就是拉伸應力對高壓管匯沖蝕磨損的影響。

      實驗選用高壓管匯常用材料42CrMo,經(jīng)過調制處理后，其化學成分和力學性能，每個試樣加工完成后，均利用細砂紙打磨試樣表面，消除試樣表面的加工刀痕，確保每個試樣表面光滑。實驗前后，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測量試樣沖 蝕前后的質量，其測量精度為1 mg,線性誤差為2mg, 每組實驗做3次，***后結果取平均值。

     沖蝕磨損所用的沖蝕介質為清水夾砂，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，該類砂具有耐高溫高壓、耐腐蝕、強度高、圓球度好、導流能力強等優(yōu)點。實驗過程中， 每次實驗開始前都更換新砂，確保每次實驗參數(shù)相同。

      根據(jù)壓裂現(xiàn)場的壓裂工況，以及韌性材料在沖蝕角度為30°左右時，沖蝕磨損量***大的規(guī)律，結合沖蝕磨損試驗機的性能

可以看出，40CrMo的沖蝕磨損率隨著拉伸應力 的增加基本呈線性增加。由于40CrMo的屈服強度大 T 930 MPa,并且實驗過程中，并未發(fā)現(xiàn)試樣表面有 屈服現(xiàn)象，說明實驗過程中材料并沒有發(fā)生塑性變 形，一直處在彈性變形范圍內。

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

     實驗結束后，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圖像，它們具有的共同點是，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，材料的破壞形式以微切削為主，與沖蝕磨損理論相符

(1)當沖蝕角為30時 ，40CrMo的沖蝕磨損率隨著應力的增加而增加 ，基本呈線性關系。

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

(3)隨著應力的增加 ，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。 試驗表面 ，當高壓管匯材料選擇 40CrMo時 ，在彎頭 、三通等容易改變流體流向的位置 ，應該增加管匯的壁厚 ，以降低沖蝕破壞的分險 。