锻造高压管特点工艺研究

      对于高压管汇而言,***易发生冲蚀破坏的位置是弯头、三通等导致改变流体的流向和速度的位置。参照1964年出版的管系统设计手册，在受到内压作用时，管汇弯头会产生环向和轴向应力而由于全尺寸高压管汇冲蚀磨损实验开展难度大，危险程度高，考虑到高压管汇承压状态下，环向应力大于轴向应力的特点,本文作者研究环向应力也就是拉伸应力对高压管汇冲蚀磨损的影响。

      实验选用高压管汇常用材料42CrMo,经过调制处理后，其化学成分和力学性能，每个试样加工完成后，均利用细砂纸打磨试样表面，消除试样表面的加工刀痕，确保每个试样表面光滑。实验前后，利用丙酮清洗试样，然后放置在干燥箱中烘干，利用梅特勒高精度天平MI503测量试样冲 蚀前后的质量，其测量精度为1 mg,线性误差为2mg, 每组实验做3次，***后结果取平均值。

     冲蚀磨损所用的冲蚀介质为清水夹砂，其中砂为一种新型的压裂所用支撑剂覆膜砂，颗粒的直径范围 为々SO-SSOum，该类砂具有耐高温高压、耐腐蚀、强度高、圆球度好、导流能力强等优点。实验过程中， 每次实验开始前都更换新砂，确保每次实验参数相同。

      根据压裂现场的压裂工况，以及韧性材料在冲蚀角度为30°左右时，冲蚀磨损量***大的规律，结合冲蚀磨损试验机的性能

可以看出，40CrMo的冲蚀磨损率随着拉伸应力 的增加基本呈线性增加。由于40CrMo的屈服强度大 T 930 MPa,并且实验过程中，并未发现试样表面有 屈服现象，说明实验过程中材料并没有发生塑性变 形，一直处在弹性变形范围内。

      依据材料弹性变形微观过程的双原子模型，当外力增大时，材料晶格中离子之间的距离增加，离子之 间应力和斥力的合理增大，抵抗破坏的能力减弱，当 受到砂砾冲击时，就容易发生断裂，从而从宏观反映 出来，材料的冲蚀磨损率随应力的增大而增加。

     实验结束后，切取冲蚀磨损部位，用电镜扫描冲 蚀部位表面形貌。选择0、300、500 MPa条件下所冲 试样冲蚀坑中心部位的表面观测图像，它们具有的共同点是，冲蚀表面有大量的犁沟和少量的凹坑，这种形貌的形成，是由于在低冲蚀角时，材料的破坏形式以微切削为主，与冲蚀磨损理论相符

(1)当冲蚀角为30时 ，40CrMo的冲蚀磨损率随着应力的增加而增加 ，基本呈线性关系。

 (2)应力的增加 ，并不影响30。冲蚀 角时材料的主要破坏形式——微切 削。 

(3)随着应力的增加 ，40CrMo材料的抗冲蚀能力 减弱 ，冲蚀表面划痕的深度和宽度增大。 试验表面 ，当高压管汇材料选择 40CrMo时 ，在弯头 、三通等容易改变流体流向的位置 ，应该增加管汇的壁厚 ，以降低冲蚀破坏的分险 。