石油钻杆钢冶炼过程中夹杂物的析出和衍变

vinny911

石油钻杆是钻井时用于传递动力和输送泥浆的 主要工具，需承受各种复杂交变的载荷和腐蚀性工作气氛，因此要求钻杆具有良好的抗扭和抗冲击等力学性能以及没有微裂纹的光滑表面。随着石油钻探的难度不断增加，使用中对钻杆钢的质量要求也日益提高。扫描电镜和能谱仪对石油钻杆缺陷试样微观检验结果表明，连铸坯大型夹杂物是导致产生钻杆裂纹的主要因素。

北京科技大学的学者系统分析了国内某钢厂复合脱氧工艺下CrMo石油钻杆钢夹杂物在EAF-LF-VD-CC流程中的析晶和衍变规律。由于铝酸盐的上浮，LF冶炼前钢中T[O] 含量较低，冶炼过程中氮含量逐渐升高。电镜下钢中大尺寸夹杂物只出现在LF-VD阶段，主要为低熔点的硅锰酸盐、包含Na2O的混合物和含有少量CaO的镁铝尖晶石，中间包阶段大尺寸夹杂物完全消失。小尺寸夹杂物出现在精炼全过程中，主要成分是Mg、Al、Si和Ca的复合氧化物CaS以及二者的复合物，LF冶炼前到中间包阶段小尺寸夹杂物粒径相似，铸坯中其粒径稍微增加。随着精炼过程的进行，钢中小尺寸夹杂物的成分逐渐向复合氧化物的低熔点区域转移，夹杂物中CaO和MgO含量存在竞争关系。铸坯中大型夹杂物包括卷渣引起的复合夹杂，耐材剥落产生的MgO-CaO夹杂和钢液内生的铝酸盐夹杂。内生铝酸盐与精炼过程中小尺寸夹杂物成分相似，外层包覆CaS，轧制过程中容易破碎成链状引发钻杆钢裂纹。建议适当延长VD处理后钢液的镇静时间，以去除钢中大型铝酸盐夹杂，提高钻杆钢质量。