15CrMo合金钢热压缩变形流变应力研究

高含硫油气田勘探开发已经成为我国油气资源的战略重点。据统计，我国四川盆地天然气气田中约2/3含有H2S。此外，在长庆、塔里木、中海油田、南海油田、东海平湖油田等都发现有H2S的存在。H2S的毒性强、化学活性大，易于同金属材料发生电化学腐蚀。在高含硫油气田实际的开发过程中，钻具在H2S存在的情况下发生脆断的可能性会大幅提高。因此，开展对抗硫钻具的研究具有十分重要的现实意义。　　为了提高材料的抗腐蚀性能，研发的抗硫钻具钢材中Cr、Mo等合金元素含量增加。与普通低碳合金钢相比，此类合金钢的热加工变形抗力增加，生产难度增大，准确预测合金钢的变形抗力对于生产线工艺设计具有重要意义。本文以正在研制的抗硫钻杆材料15CrMo合金钢为对象，通过热模拟单向压缩试验，研究了材料在高温下的变形规律，以便为制定合理的热加工工艺提供技术依据，并为随后的数值模拟计算提供必要的参数。　　实验用材料为15CrMoG合金管铸坯，其化学成分(质量分数，%)为：0.15～0.25C，0.345Si，0.52Mn，1.0～1.5Cr，0.6～0.8Mo，0.99Ni，0.042V，<0.0001B，余为Fe。微观组织由在粗大铁素体基体上分布的点状、球状珠光体和渗碳体组成。沿着铸造方向截取高温热压缩试样，经过表面机加工后制成φ10mm×15mm的圆棒。在Gleeble-3500热模拟试验机上进行单向等温压缩试验。圆棒试样以5℃/s的速度加热到900、1000、1100和1150℃，保温5min，然后分别以10、1和0.1s-1的应变速率压缩，试样的总压缩变形量为70%。 15CrMoG合金管高温变形时流变应力随温度的升高而降低，随变形速率的增加而增加，材料为正应变速率敏感材料。15CrMo合金钢的真应力-真应变曲线在变形温度为900℃、应变速率为10s-1的条件下，出现了应力不连续屈服现象。可采用Arrhenius方程描述15CrMo合金钢的高温热变形行为，材料的变形激活能Q为650kJ/mol。