《表3 N80钢和80SH钢的力学性能对比》

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《80钢级热采井套管材料的研究与发展趋势》

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对N80钢和80SH钢进行性能参数对比，结果见表3。相比于N80钢，80SH钢添加的Cr、Mo、Ni合金元素有固溶强化和提高蠕变抗力的作用。有试验研究表明，425℃高温下，添加的Cr、Mo合金元素能够显著提高工业纯铁的蠕变强度[20]。通常认为，在固溶体合金中，溶质原子与位错交互作用形成“柯氏气团”，可增加位错运动阻力，提高其蠕变抗力。一般来说，固溶元素的熔点越高，其原子半径与溶剂的半径相差越大，对提高热强性越有利。另外，合金元素使层错能降低，易形成扩展位错，提高材料的蠕变极限。但材料长时间在高温环境下服役，再加上应力作用，会使材料中添加的合金元素产生再分配现象。其中，添加的合金元素Cr、Mo、Ni会慢慢向碳化物聚集，导致固溶体中的蠕变强化元素含量减少，耐热钢的抗蠕变性能降低[21]。但添加微合金元素V、Nb、Ti后，阻止了合金元素Cr、Mo向碳化物迁移，蠕变抗力得到改善。这是因为微合金元素V、Nb、Ti都属于过渡族元素，容易与钢中的C形成碳化物析出，而且，Ti是最活泼的微合金元素，与O、S、C、N都有很强的亲和力[22]。此外，有研究发现，在微合金钢的回火过程中，基体上会析出大量含V的强碳化物[23-24]。因此，添加微合金元素能进一步改善材料的蠕变抗力。