熱處理溫度對G3合金耐點蝕性能的影響

隨著高含硫酸性油氣田的不斷勘探開發(fā)，井下環(huán)境的惡劣程度加劇。鎳基耐蝕合金因其優(yōu)越的耐蝕性兼良好的力學及加工性能，在酸性油氣井開發(fā)中得到廣泛應用。

研究表明，鎳基合金的優(yōu)良耐蝕性能是由于其表面形成的鈍化膜，將腐蝕介質與合金隔離開來，從而提高合金的耐蝕性能。鎳基合金的耐腐蝕性能主要取決于其化學成分和顯微組織。

在酸性環(huán)境中使用的鎳基合金都屬于固溶強化型冷加工態(tài)耐蝕合金，其在冷加工生產過程中會形成一定的殘余應力，需要進行一系列的熱處理，以消除殘余應力和組織缺陷。然而在熱處理過程中，鎳基合金容易析出損害其耐蝕性的金屬間化合物和碳化物。在實際工況下，腐蝕性介質使具有敏化析出組織的工件產生嚴重局部腐蝕的案例很多，而點蝕是破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài)之一。熱處理溫度能夠通過影響元素的擴散速度以及沉淀相的析出與溶解，而進一步影響鎳基合金的耐點蝕性能。

以往的研究多偏重合金的熱處理工藝或耐蝕性研究，而針對熱處理工藝對合金耐蝕性影響的相關報道相對較少?？蒲腥藛T通過分析不同熱處理工藝對G3合金組織特征的影響，進而在實驗室條件下進行腐蝕模擬實驗，研究熱處理工藝及相應的組織特征對G3合金耐點蝕性能的影響，以期建立熱處理工藝-組織特征-耐點蝕性能三者之間相互影響的關系。

實驗材料為試制的G3鎳基合金，試制工藝為：VIM+ESR+鍛造+擠壓+冷軋+650 ℃退火+1100 ℃固溶處理，其化學成分（質量分數，%）為Cr22，Mo7，Cu2，Fe20，Ni余量。為對比不同熱處理溫度對G3合金耐點蝕性能的影響，進行的退火處理分別為500、700和900 ℃保溫2 h然后空冷。

采用SEM、EDS、TEM等方法研究了不同熱處理溫度對G3合金組織形態(tài)及晶界析出相的影響；進而利用浸泡模擬實驗和電化學實驗，分析組織變化以及晶界析出相對G3合金耐點蝕性能的影響。試驗結果表明：

1) G3合金經低溫退火后耐點蝕性能有所增加，隨著退火溫度的升高，合金耐點蝕性能明顯下降。

2) 晶界析出相對G3合金耐點蝕性能的影響起著關鍵的作用。500 ℃退火2h試樣析出相極少，組織均勻性增加，因而耐點蝕性能最好。900 ℃退火2 h試樣的晶界生成大量的析出相，析出相的大量生成使得組織不均勻性增加，造成貧Mo區(qū)域鈍化膜穩(wěn)定性變差，容易發(fā)生局部活化溶解，其點蝕敏感性明顯增加。