1. 研究目的与意义(文献综述)
石油是一种极其重要的能源,在国民生产中有着无法取代的作用,各种交通工具都需要石油来提供动力,除此之外,石油也在军事工业里扮演着重要角色。然而作为一种不可再生能源,石油需要在油田开采才能获得。柱塞泵是采油过程中的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动,使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油[1]。石油的开采并不简单,油田的地质情况可能阻碍采油的过程,这时我们需要用到土酸。在油田领域常将氢氟酸与盐酸的混合酸称为土酸。土酸用于解除泥浆堵塞和提高泥砂岩地层的渗透性,以利注水或出油[2,3]。但是土酸的腐蚀性非常强,用普通钢材制作的柱塞泵柱塞在强酸性的环境下无法长时间地保持其性质和结构的稳定不变,当柱塞的腐蚀状况变得严重时,柱塞泵将无法正常工作。要提高柱塞泵柱塞耐腐蚀的性能,需要使用更加耐土酸腐蚀的材料来制成,而蒙乃尔合金符合这个要求。
蒙乃尔合金是一种镍合金,以金属镍为基体,添加铜、铁、锰等其它元素而成。蒙乃尔合金最突出的特性是其耐腐蚀性好[4,5],尤其是在氢氟酸和氟气介质中最能体现这种优异的性能,除此以外,蒙乃尔合金对热浓碱液也有优良的耐蚀性。其中,用量最大、用途最广的是蒙乃尔400合金[6],此外,蒙乃尔k500合金也经常会使用到。蒙乃尔400合金的化学成分为30%cu、65%ni以及少量的fe、mn、c、si、s,在合金中由cu和ni形成固溶体,组织结构为单相奥氏体组织[7]。蒙乃尔k500合金的化学成分大体与蒙乃尔400合金相同,最大的差别是其含有2.3-3.15%的a1和0.30-1.00%的ti,此合金的组织特点除有弥散的ni3(a1,ti)沉淀相析出外,其他与蒙乃尔400合金相同。
我国在蒙乃尔合金的相关研究上一直落后于国外,导致过去我国的蒙乃尔合金设备都由国外制成产品成套供应,蒙乃尔合金设备的国产化对我国工业的发展有着重要的现实意义。焊接是蒙乃尔合金相关研究的一个重要课题,蒙乃尔合金的焊接方法有手工电弧焊(smag)、钨极氩弧焊(tig)[8]、熔化极氩弧焊(mig)等,目前使用最广泛的是氩弧焊。氩弧焊的焊接效率高、熔深大、焊缝的质量好、自动化的程度高,可对不同板厚在不同位置进行焊接[9]。氩弧焊焊接过程中可能出现各种焊接缺陷,比如热输入太强则易产生热裂纹,太弱则易出现熔合不良和夹渣缺陷,对于这些缺陷应该尽可能地避免。经过近些年的研究,现在可以通过选择合理的工艺参数预防焊缝缺陷[10,11],保证焊接的质量。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
试样制备及测试:以不同的焊接规范参数在q345平板上堆焊蒙乃尔合金并分别取样测试堆焊层硬度,然后放入土酸溶液腐蚀72小时,测量腐蚀量。
试样热处理及测试:将试样放入电阻炉进行热处理,热处理后分别测试硬度,然后放入土酸溶液腐蚀72小时,测量腐蚀量。
3. 研究计划与安排
第1—3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。熟悉仪器设备的使用,明确设计内容,确定设计方案,并完成开题报告。
第4—6周:按照设计方案,完成式样的堆焊、取样及加工。
第7—9周:按照设计方案,完成试样的硬度测试、腐蚀量测量及热处理。
4. 参考文献(12篇以上)
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