CN112281033B - 一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法 - Google Patents

一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法 Download PDF

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CN112281033B CN202011026044.3A CN202011026044A CN112281033B CN 112281033 B CN112281033 B CN 112281033B CN 202011026044 A CN202011026044 A CN 202011026044A CN 112281033 B CN112281033 B CN 112281033B
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Abstract

本发明公开了一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，通过大幅度降低Al‑Cu‑Mg合金中Cu/Mg的质量比和采用添加降低基体与第二相电位差的微量Ag元素的合金化方法，大幅度提高合金的耐腐蚀性能。同时还采用多种弥散相形成元素(Mn、Zr、Ti、Cr)的复合添加合金化方法，并配合以合适的二级均匀化退火、热轧或热挤压变形加工方法，形成均匀的弥散相和小角度低能晶界，提高Al‑Cu‑Mg合金的耐腐蚀性能。与此同时，添加的微量Ag元素溶解进入S’相后提高了其热稳定性，与均匀化阶段析出的弥散相一起提高合金的耐热性能。最终，制备出耐腐蚀性能可以与6061合金相媲美的、又具有较高热强性的新型耐腐蚀性的耐热铝合金，适用于石油钻采作业的油井管及其他工业用途。

Description

一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法
技术领域
本发明涉及油井管材技术领域，具体涉及一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法。
背景技术
在油气开发过程中酸化压裂技术是一种使用最为常见的办法，随着石油工业的发展，深井、超深井、高含硫井及水平井数量不断增加，工况日趋复杂。传统的钢制油井管无法实现后期的二次改造或者侧钻，以及后期打捞油管等修井作业带来的安全作业和修井成本及时间。而铝合金油管具有良好的易钻性(或可溶性)，可以较好地解决这个问题。但是，在深井、超深井环境下，要求铝合金既要具有高的耐腐蚀性，又要具有高耐热相结合的综合性能。现场试验情况表明，铝合金油井管材料要求达到与6061铝合金相当的耐腐蚀性能，而200℃下拉伸强度σb≥350MPa、室温拉伸强度σb≥400MPa。如此高的耐腐蚀性能与高耐热性能相配合的综合性能是现有铝合金无法达到的。
现有耐热铝合金2A43、2618、2D70无法达到与6061相媲美的耐腐蚀性能，而耐腐蚀性优良的6000系铝合金和5000系铝合金无法满足深井、超深井油井管对耐热性能的要求。公开号为CN105568090B的专利，公开了一种耐氯离子腐蚀的油井管用铝合金及管材制造技术。该专利提供了一种7000系高强铝合金油井管材料技术，相对于常规7000系铝合金而言，具有较好的耐腐蚀性，但还是不能与6000系铝合金相媲美，况且耐热性能无法达到2000系铝合金的水平。公开号为CN104745903B和CN105886861B的专利，都是以7000系高强铝合金开发出耐腐蚀油井管材料，效果与上面提到的CN105568090B专利的技术思路类似。为了提高油井管的耐腐蚀性能，有的专利如CN104480358A采用5000(Al-Mg)系铝合金作为油井管材料。但是，5000系铝合金不具备足够的耐热性，这是大家所公认的。因此，为解决现有技术的不足，必须开发适用于深井超深井的高耐腐蚀、高耐热铝合金油井管材料及加工技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，解决了上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，通过降低Al-Cu-Mg合金中Cu/Mg的质量比,然后添加微量Ag,降低合金基体与第二相电位差，添加的微量Ag溶解进入S’相中，提高了S’相的热稳定性,再添加弥散相形成元素Ti、Zr、Cr或Mn,然后在二级均匀化退火中析出均匀的弥散相Al3Ti、Al3Zr、Al7Cr或Al20Cu2Mn3，最终通过热轧或热挤压变形加工，形成小角度低能晶界，提高合金的热强性、耐热性以及耐腐蚀性能，步骤如下：
S1,按各元素组分质量百分比备料，然后进行合金熔炼，再经除气，扒渣后铸锭成型；
S2，对铸锭进行二级均匀化退火处理；
S3，将均匀化热处理后的Al-Cu-Mg合金铸锭，去头、切尾、铣面，然后用热轧变形加工成板材，或用热挤压变形加工成管材或棒材；
S4,将经步骤S3处理后得到的管材、棒材或板材进行固溶处理及时效处理。
优选的,所述Al-Cu-Mg合金中各元素质量百分比为：Cu：2.9-4.1％，Mg：1.45-2.2％，Ag：0.2-0.8％，Mn：0.53-0.8％，Ti：0.05-0.18％，Cr：0.05-0.15％，Zr：0.08-0.18％，余量为Al。
优选的,所述Al-Cu-Mg合金中各元素质量百分比为：Cu：2.90-3.60％，Mg：1.70-1.98％，Ag：0.35-0.50％，Mn：0.6-0.7％，Ti：0.09-0.15％，Cr：0.05-0.15％，Zr：0.08-0.18％，余量为Al。
优选的,所述Cu、Mg元素的质量比：1.46≤Cu/Mg<2.83。
优选的,所述步骤S1中合金熔炼的温度为720-750℃。
优选的,所述步骤S2中的二级均匀化退火处理工艺为：先在400-430℃下保温12-24h，然后在460-490℃中保温24-48h，随后出炉空冷至室温。
优选的,所述步骤S3中的热轧变形加工工艺为：在380-450℃中保温1-4h后热轧，热轧变形量≥90％，道次变形量为15％-40％；所述步骤S3中的热挤压变形加工工艺为：在380-450℃中保温1-4h后挤压，挤压比≥10。
优选的,所述步骤S4中的固溶处理是：在480-515℃中保温0.5-3h；时效处理是：在155-190℃中保温1-8h。
本发明的有益效果是：本发明通过大幅度降低Al-Cu-Mg合金中Cu/Mg的质量比和采用添加降低基体与第二相电位差的微量Ag元素的合金化方法，大幅度提高合金的耐腐蚀性能。同时还采用多种弥散相形成元素(Mn、Zr、Ti、Cr)的复合添加的合金化方法，并配合以合适的二级均匀化退火、热轧或热挤压变形加工方法，形成均匀的弥散相和小角度低能晶界，提高Al-Cu-Mg合金的耐腐蚀性能。经5％NaCl盐雾腐蚀96h(标准盐雾腐蚀试验方法)，合金单位面积质量损失为15.66-33.00g/m2，制备出耐腐蚀性可以与6061合金(单位面积质量损失为49.00g/m2)相媲美的、又具有较高热强性的新型耐腐蚀性的耐热铝合金，溶解微量Ag的S’相具有更高的热稳定性，与大量形成的弥散相(Al3Ti、Al3Zr、Al7Cr、Al20Cu2Mn3)一起，确保了合金具有高的耐热性能，使得合金在160-200℃范围内具有较高的拉伸强度σb≥350Mp。
附图说明
图1为实施例1-7与对比例1-4在盐雾腐蚀24h、48h和96h后的腐蚀质量损失，以及实施例8-9在盐雾腐蚀48h和96h的质量损失图。
图2为实施例3在中性盐雾腐蚀环境中24h(a)和96h(b)后的SEM形貌图。
图3为对比例1在中性盐雾腐蚀环境中24h(a)和96h(b)后的SEM形貌图。
图4为对比例2在中性盐雾腐蚀环境中24h(a)和96h(b)后的SEM形貌图。
图5为对比例3在中性盐雾腐蚀环境中24h(a)和96h(b)后的SEM形貌图。
图6为对比例4在中性盐雾腐蚀环境中24h(a)和96h(b)后的SEM形貌图。
图7(a)(b)为实施例3经开尔文扫描探针表征的合金析出相与基体的电位差图。
图8(a)(b)为对比例1经开尔文扫描探针表征的合金析出相与基体的电位差图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
合金成分为：3.6％Cu、1.7％Mg、0.6％Ag、0.6％Mn、0.05％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.12。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为720℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到490℃保温24h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在430℃保温2h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为15％,或者在430℃下保温2小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在495℃固溶1小时后，室温水淬，再在170℃时效3小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为27g/m2，如图1所示。
实施例2：
合金成分为：3.8％Cu、1.6％Mg、0.5％Ag、0.6％Mn、0.05％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.38。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为750℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到480℃保温36h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在440℃保温1.5h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为40％,或者在440℃下保温1.5小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在515℃固溶0.5小时后，水淬，再在180℃时效2小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为28g/m2，如图1所示。
实施例3：
合金成分为：4.0％Cu、1.5％Mg、0.45％Ag、0.6％Mn、0.05％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.67。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为725℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到470℃保温36h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在450℃保温1h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为20％,或者在450℃下保温1小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在500℃固溶1.5小时后，水淬，再在190℃时效1小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为30g/m2，如图1所示。
实施例4：
合金成分为：4.1％Cu、1.45％Mg、0.35％Ag、0.7％Mn、0.05％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.83。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为730℃,(2)铸锭先在430℃下保温12h，然后将温度升到460℃保温48h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在380℃保温4h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为23％,或者在380℃下保温4小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在480℃固溶2.5小时后，水淬，再在160℃时效8小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为31g/m2，如图1所示。
实施例5：
合金成分为：4.0％Cu、1.45％Mg、0.8％Ag、0.8％Mn、0.09％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.76。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为750℃,(2)铸锭先在410℃下保温20h，然后将温度升到470℃保温48h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在390℃保温3h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为25％,或者在390℃下保温3小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在500℃固溶1.5小时后，水淬，再在190℃时效1小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为29g/m2，如图1所示。
实施例6：
合金成分为：4.0％Cu、1.45％Mg、0.4％Ag、0.6％Mn、0.15％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.76。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为740℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到470℃保温36h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在430℃保温3h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为30％,或者在430℃下保温3小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在480℃固溶2小时后，水淬，再在190℃时效1小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为32g/m2，如图1所示。
实施例7：
合金成分为：4.0％Cu、1.45％Mg、0.2％Ag、0.6％Mn、0.05％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.76。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为730℃,(2)铸锭先在420℃下保温18h，然后将温度升到480℃保温30h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在400℃保温3h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为20％,或者在400℃下保温3小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在490℃固溶2小时后，水淬，再在170℃时效8小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为33g/m2，如图1所示。
实施例8：
合金成分为：3.88％Cu、2.2％Mg、0.63％Ag、0.53％Mn、0.17％Ti、0.05Cr、0.08Zr，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为1.82。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为720℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到490℃保温24h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在390℃保温4h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为35％,或者在390℃下保温4小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在470℃固溶3小时后，水淬，再在155℃时效8小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示。
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为20.22g/m2，如图1所示。
实施例9：
合金成分为：2.90％Cu、1.98％Mg、0.60％Ag、0.56％Mn、0.18％Ti、0.15％Cr、0.18％Zr，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为1.46。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭,合金熔炼的温度为740℃,(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到480℃保温36h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在390℃保温4h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，道次变形量为37％,或者在390℃下保温4小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在490℃固溶3小时后，水淬，再在170℃时效4小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材、管材和棒材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示。
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材、管材或棒材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为15.66g/m2，如图1所示。
对比例1(无Ag、无Cr、Zr、低Ti)：
合金成分为：4.0％Cu、1.50％Mg、0.60％Mn、0.04％Ti，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为2.67。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭(2)铸锭先在420℃下保温12h，然后将温度升到490℃保温48h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在440℃保温2h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，或者在440℃下保温2小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在495℃固溶1小时后，水淬，再在170℃时效4小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为41g/m2，如图1所示。
对比例2(高Cu/Mg比、无Cr、低Ag、低Ti)：
合金成分为：4.75％Cu、0.8％Mg、0.14％Ag、0.26％Mn、0.05％Ti、0.16％Zr，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为5.9。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭(2)铸锭先在400℃下保温24h，然后将温度升到490℃保温36h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在420℃保温3h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，或者在420℃下保温3小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在515℃固溶6小时后，水淬，再在165℃时效14小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为44g/m2，如图1所示。
对比例3(高Cu/Mg比、低Mn、低Ti)：
合金成分为：5.9％Cu、0.58％Mg、1.65％Ag、0.3％Mn、0.05％Ti、0.15％Zr，余量为Al，且各组分之和为100％，合金Cu/Mg为10.17。
合金的制备过程按照以下步骤：(1)按照上述配方制备合金铸锭(2)铸锭先在420℃下保温12h，然后将温度升到500℃保温24h，出炉空冷；(3)将均匀化退火后的铸锭去头、切尾、铣面，在440℃保温2h后热轧成2mm厚的板材，其热轧变形≥90％，或者在440℃下保温2小时后热挤压成棒材或管材，挤压比≥10；(4)将所得的热轧板材或热挤压管材棒材，在520℃固溶2小时后，水淬，再在165℃时效16小时。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为60g/m2，如图1所示。
对比例4(6061-T6商用铝合金棒材)：
合金采用各成分质量分数百分比为：1.2％Mg、0.5％Si、0.35％Cu、0.25％Zn、0.15％Mn、0.15％Ti、0.16％Zr、0.2％Cr。
根据GB/T228.1-2010国家标准对该铝合金板材进行室温、高温拉伸试验及腐蚀强度损失实验，试验结果如表1和表2所示
根据GB/T10125-2012标准对该合金板材进行盐雾腐蚀测试，经过96h中性盐雾腐蚀后，其质量损失为49g/m2，如图1所示。
对实施例1-9及对比例1-4进行室温、160℃和200℃下的力学性能进行测试，结果如表1所示。结果表明合金有着很高的室温及高温力学性能，室温环境中合金σb≥460Mp，在160℃和200℃环境下合金仍能保持较高的力学性能，实现抗拉强度≥360Mp。其高温力学性能性能远高于6061-T6棒材。
表1：
Figure BDA0002702118000000121
表2：
Figure BDA0002702118000000122
Figure BDA0002702118000000131
请参阅图1-8，图1表明，实施例1-9相对对比例1-4的盐雾腐蚀质量损失都要小。其中，实施例1-7相对于对比例1而言，合金耐腐蚀性能的提高得益于Ag的作用；相对于对比例2-3而言，实施例1-9的耐腐蚀性的提高则是得益于Cu/Mg比的大幅度降低。另外，实施例8-9相对于实施例1-7而言，不仅Cu/Mg比降低得更多，而且弥散相形成元素更多，从而得到了更好的耐腐蚀性能和耐热性能。
对比图2、图4和图5可知，合金在中性盐雾腐蚀环境中腐蚀96h后，合金均受到一定程度的腐蚀。其中图2所示实施例3(Cu/Mg：2.7)表面腐蚀坑面积及腐蚀深度最轻，说明该成分合金耐腐蚀性能最强；图4所示对比例2(Cu/Mg：5.9)合金的表面腐蚀程度介于两者之间；图5所示对比例3(Cu/Mg：17.1)表面腐蚀程度最大，综合对比说明Al-Cu-Mg合金中降低合金Cu/Mg：能够有效提高合金耐腐蚀性能。
对比图2和图6可知，经盐雾腐蚀96h后，实施例3合金表面腐蚀程度明显小于对比例4，说明本发明能够有效提高Al-Cu-Mg合金的耐腐蚀性，其耐腐蚀性相当于、甚至优于商用6061-T6棒材。
图7和图8分别为实施例3、对比例1的开尔文扫描探针照片。图7(b)为图7(a)中划线位置的电势分布图，其中图7(a)中的暗色区域为实施例3的析出强化相，其余亮色部分为合金基体。由图7(b)可以看出，以合金基体处电势为基准，合金析出相处电势明显高于基体，取合金析出相电势峰的平均值为该析出相电势，则实施例3中析出相与基体间的电位差为0.24v。同理由图8可知，对比例1中析出相与基体间的电位差为0.35v。对比图2和图3、图7和图8可知，Al-Cu-Mg合金中添加微量Ag元素，合金耐腐蚀性提高。图7所示实施例3合金析出相与基体间电位差为0.24V，图8所示实施例4合金析出相与基体间电位差为0.35V，说明Al-Cu-Mg合金中添加微量Ag元素能够有效降低合金析出相与第二相间电位差，腐蚀过程中腐蚀电流、腐蚀速度减小，合金耐蚀性提高。图2和图3所示合金盐雾腐蚀96h后表面形貌可知添加微量Ag元素，合金耐腐蚀性能提高，与开尔文扫描探针实验结论一致。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，其特征在于，通过降低Al-Cu-Mg合金中Cu/Mg的质量比,所述Al-Cu-Mg合金中各元素质量百分比为：Cu：2.9-4.1％，Mg：1.7-2.2％，Ag：0.2-0.8％，Mn：0.53-0.8％，Ti：0.05-0.18％，Cr：0.05-0.15％，Zr：0.08-0.18％，余量为Al；所述Cu、Mg元素的质量比：1.46≤Cu/Mg<2.83；然后添加微量Ag,降低合金基体与第二相电位差，添加的微量Ag溶解进入S’相中，提高了S’相的热稳定性,再添加弥散相形成元素Ti、Zr、Cr或Mn,然后在二级均匀化退火中析出均匀的弥散相Al3Ti、Al3Zr、Al7Cr或Al20Cu2Mn3,最终通过热轧或热挤压变形加工，形成小角度低能晶界，提高合金的热强性、耐热性以及耐腐蚀性能，步骤如下：
S1,按各元素组分质量百分比备料，然后进行合金熔炼，再经除气，扒渣后铸锭成型；
S2，对铸锭进行二级均匀化退火处理；所述二级均匀化退火处理工艺为：先在400-430℃下保温12-24h，然后在460-490℃中保温24-48h，随后出炉空冷至室温；
S3，将均匀化热处理后的Al-Cu-Mg合金铸锭，去头、切尾、铣面，然后用热轧变形加工成板材，或用热挤压变形加工成管材或棒材；所述热轧变形加工工艺为：在380-450℃中保温1-4h后热轧，热轧变形量≥90％，道次变形量为15％-40％；所述热挤压变形加工工艺为：在380-450℃中保温1-4h后挤压，挤压比≥10；
S4,将经步骤S3处理后得到的管材、棒材或板材进行固溶处理及时效处理。
2.根据权利要求1所述的同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，其特征在于：所述Al-Cu-Mg合金中各元素质量百分比为：Cu：2.90-3.60％，Mg：1.70-1.98％，Ag：0.35-0.50％，Mn：0.6-0.7％，Ti：0.09-0.15％，Cr：0.05-0.15％，Zr：0.08-0.18％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，其特征在于：所述步骤S1中合金熔炼的温度为720-750℃。
4.根据权利要求1所述的同时提高铝铜镁合金油井管耐腐蚀和耐热性的方法，其特征在于：所述步骤S4中的固溶处理是：在480-515℃中保温0.5-3h；时效处理是：在155-190℃中保温1-8h。
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