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7 章 材料在高溫下的力學(xué)性能 7.1 材料在高溫下力學(xué)性能的特點(diǎn) 有許多機(jī)件是在高溫下工作的, 如高壓鍋爐, 蒸汽輪機(jī)、 燃?xì)廨啓C(jī)、以及化工廠的反應(yīng) 容器等, 對(duì)于這些機(jī)件的性能要求, 就不能以常溫下的力學(xué)性能來衡量。 材料在高溫下的力 學(xué)性能明顯地不同于室溫。 首先,材料在高溫將發(fā)生蠕變現(xiàn)象。 即在應(yīng)力恒定的情況下, 材料在應(yīng)力的持續(xù)作用下 不斷地發(fā)生變形。 這樣,材料在高溫下的強(qiáng)度便與載荷作用的時(shí)間有關(guān)了。 載荷作用的時(shí)間 越長(zhǎng),引起一定變形速率 (如 )或變形量的形變抗力 (蠕變極限 )以及斷裂抗力 (持久強(qiáng)度 )就越低。粗略地說,發(fā)生蠕變現(xiàn)象的溫度,對(duì)金屬材料約為 T>0.3-0.4T M; (T M 為材料的熔點(diǎn)以絕對(duì)溫度 K計(jì));對(duì)陶瓷約為 T>0.4-0.5T M;對(duì)高分子材料為 T>Tg,Tg為玻璃 化溫度, 多數(shù)高分子材料在室溫下就發(fā)生蠕變。 由于蠕變的產(chǎn)生, 我們就不
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通過對(duì)高溫條件下高鋼級(jí)套管進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),得到了Q125、V140和V150套管屈服和抗拉強(qiáng)度值,并引入強(qiáng)度折減系數(shù),回歸出高溫條件下相應(yīng)強(qiáng)度折減系數(shù)計(jì)算公式.為了滿足油田實(shí)際設(shè)計(jì)需要,給出了高鋼級(jí)套管在150℃和200℃下的統(tǒng)一強(qiáng)度折減系數(shù)推薦值,并被中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采納,推廣應(yīng)用于高溫下套管柱設(shè)計(jì).根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及回歸公式,對(duì)中國(guó)西部某深井套管柱進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核和安全評(píng)價(jià).計(jì)算結(jié)果表明:本文試驗(yàn)結(jié)果和回歸公式具有很好的通用性,可以滿足現(xiàn)場(chǎng)工程需求;高鋼級(jí)套管屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨溫度增加而顯著降低,且屈服強(qiáng)度降低幅度要大于抗拉強(qiáng)度,建議在高溫井套管柱設(shè)計(jì)過程中要考慮溫度對(duì)管材性能降低的影響.
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