深地深海油气田的勘测管事需求操纵巨额高强度的承荷探测电缆,其往往被操纵正在境遇阴毒的深地深海周围,长度可达万米。跟着深度的扩充,温度、压力以及本身重力等复合表界要求势必会对电缆的平安管事爆发影响,再加上海底地动、海洋暗潮的冲洗以及巨额海底生物的撞击等成分,对深地深海探测电缆的操纵功能提出了极高的央求。然而,铠装电缆的表壳平时为橡胶,其造备工艺简略、拉伸强度太低,无法承担高温、高压等管事境遇,无法满意深地深海油气勘测的操纵央求。
以是,我国早正在1977年就出手了承荷电缆操纵铠装钢丝的研发,其抗拉强度逐渐降低,可到达2000MPa及以上。为了降低产物角逐力,采用高碳低硅的合金因素计划,通过圆坯加热、盘条轧造、等温淬火以及冷拉拔等工序,本管事斥地了一种抗拉强度为2000MPa、直径为1.7mm的深地深海用特种电缆铠装钢丝。
试验资料采用电炉举办冶炼,告终后浇铸为钢锭,钢锭从头升温后采用锻压机锻打为50mm×50mm×1000mm的钢棒,正在钢棒上取样化验化学因素,结果见表1。
钢棒运送至轧钢厂轧造为ф6.5mm的盘条,冷却经过采用保温桶徐徐冷却的形式冷却至室温,然后冷拉拔加工为ф1.7mm的钢丝。离别将ф6.5mm的盘条和1.7mm的钢丝采用刻板加工的形式加工为金相试样,经SiO2砂纸研磨,并正在2.5μm的金刚石掷光液刻板掷光后,采用4%(体积分数,下同)的硝酸乙醇溶液侵蚀。采用Olympus PEM3-3型光学显微镜(OM)正在天然光的境遇下举办微观构造瞻仰。然后将金相试样放入Sirion 400型扫描电子显微镜(SEM)中进一步放大,举办限度微观构造瞻仰。
关于透射电镜下瞻仰的样品,先用线mm厚的样品,用SiO2砂纸研磨至厚度为50~80μm,正在专用冲孔器上冲出直径为3mm的幼圆片,随后正在MTP-1A型电解双喷仪前举办减薄;个中,电解双喷减薄用高氯酸与无水乙醇体积比4:96的侵蚀液,温度为-20℃,电压为70V下举办掷光。将造备好的透射电镜样品正在JEM-2010HT型透射电子显微镜(TEM)下瞻仰珠光体的片层间距。片层间距的阴谋本领采用线性截距本领举办。同时,对盘条和钢丝的拉伸强度、屈从强度功能采用TS-1000KN-100T型全能拉伸试验机举办测试。
试验资料轧造为盘条后,正在保温桶中冷却至室温,试样采用光学显微镜正在天然光境遇下举办瞻仰,光学显微构造见图1(a)。由图1(a)可知:OM构造均为珠光体构造,未瞻仰到先共析渗碳体或者先共析铁素体。试验资料中碳的质料分数为0.97%,属于过共析钢,轧造为ф6.5mm的盘条后,尺寸较幼,正在气氛冷却状况下的冷却速度较大,不妨会造成马氏体的脆性构造。正在保温桶内举办徐徐冷却,试验资料爆发了共析转折,试料悉数转折为珠光体构造。
正在扫描电子显微镜下进一步瞻仰试验资料的微观构造状貌,见图1(b),正在扫描电镜照片上对拥有不异倾向的渗碳体举办划线切割,统计珠光体团的均匀巨细为(10.3+0.6)μm。
同时正在透射电子显微镜下瞻仰渗碳体的状貌,见图1(c)。由图1(c)能够明白地看出渗碳体和铁素体的状貌,采用线性切割法统计珠光体的片层间距,盘条轧造后珠光体片层间距的巨细为(95+10)μm。试验资料轧造为盘条后举办强度功能测试,盘条的屈从强度为1486MPa,抗拉强度为1623MPa,伸长率为5.5%。
盘条拉伸为钢丝后,正在钢丝上取样举办瞻仰微观构造状貌,钢丝的扫描电镜照片见图2(a),平行的渗碳体片层正在拉伸经过中崭露了断裂、扭曲、渗碳体片层变薄的情景。
透射电镜照片见图2(b),由图2(b)能够看出:渗碳体的状貌因为冷拉拔加工不再透露规定的罗列,崭露了错叠及翻转的情景,而且崭露了局部颗粒状渗碳体,这是由于正在拉伸经过中止裂的片层渗碳体正在应力的效力下爆发了球化转折。盘条拉伸为钢丝后,对钢丝的抗拉强度、屈从强度举办了测试,钢丝的屈从强度为1854MPa抗拉强度为,2084MPa,伸长率为3.5%。
试验资料正在轧造为盘条和拉拔为钢丝后的微观构造和抗拉强度功能变革次序见表2。试验资料轧造为盘条后,构造为全片层的珠光体构造,未崭露先共析渗碳体、先共析铁素体和马氏体平分表构造,解释试验资料轧造后的冷却工艺合理。正在此工艺下举办盘条的轧造,可能取得冷拉拔加工前所需求的布局构造,盘条的抗拉强度为1623MPa。
冷拉拔加工为钢丝后,因为加工硬化成绩的累计,钢丝的抗拉强度比拟盘条崭露了大幅度的扩充。同时,盘条微观构造中的全片层珠光体构造中渗碳体片层崭露了挽回、拉伸变薄、断裂和球化转折为颗粒状的情景,抗拉强度也因为冷拉拔的加工硬化成绩降低至2084MPa。
试验资料轧造为盘条后的构造为全片层的珠光体构造,未察觉有先共析渗碳体、先共析铁素体和马氏体平分表构造,抗拉强度为1623MPa。试验资料的盘条冷拉拔加工为钢丝后,片层的渗碳体转折为挽回、变薄、断裂和颗粒状的渗碳体,抗拉强度降低至2084MPa。满意了抗拉强度为2000MPa深地深海探测电缆对高强度铠装钢丝的央求。