关于泥浆材料的成份造浆率等质量指标参数
1、成份：
水、膨润土、纯碱、钠羧甲基纤维素、水解聚丙烯酰胺、水解聚丙烯腈、重晶石、铁铭盐等。
2、造浆率：
膨润土=水为1：12—15，（每吨膨润土可制泥浆12~15吨）
3、泥浆质量指标参数：
粘度35~40秒（漏斗粘度）
相对密度（比重）1.15~1.2
含砂量8%左右(指实用时的泥浆、基浆不含砂)。
失水量20~25mm（泥厚度0.5~1mm、用7kg/cm2失水仪测量）胶体率96%
PH值8~9.5
稳定性0.06左右(上下差值)
静切力15—20mgf/cm2
关于细化泥浆配制方法、配比及根据不同地层、
不同工况调整的原则。
（注意调控泥浆粘度、比重、含砂量、动切力、胶体率、PH）由于郑州黄河顶管的地理位置在黄河主河道两侧，其地质条件为第四纪冲积流砂层，属完全不胶结地层，富水性比较强，施工位置在地面以下23米处平行顶管施工，水头压力较大，为此我们准备使用聚丙烯酰胺泥浆。
1、配制泥浆时，采用优质膨润土作基本造浆材料，水、土配比按12~15：1首先予以水化，按顺序加入1%~3%的纯碱使膨润土颗粒进行分散，提高其粘度，然后加入0.2%~0.3%的纳羧甲基纤维素水溶液,加入量吨泥浆2kg；加浓度1%的水解聚丙烯酰胺水溶液，加量0.5%以下;加入0.6%水解聚丙烯腈水溶液,以提高该泥浆的粘度,降低失水量,使含砂量、PH值、胶体率等指标达到技术要求。因工况施工所需，泥浆比重应保持在1.15~1.2之间。在施工前，试验室多次试验说明我们采购的临安膨润土造浆率较高，致使泥浆固相含量少，比重在1.05左右,所以我们按计算公式计算加入重晶石(加重剂)。使比重达到1.15以上，用来加大泥浆液柱压力，防止水头压力大发生孔壁坍塌，影响顶管施工。
2、在顶管中，我们根据提供的地质资料和沉井施工资料预计可遇到
以下几类地层：
1）粉细砂层，中砂层
我们采用35~40秒的泥浆，比重1.15,失水量20~25mm,胶体率96%含砂量8%,PH值8~9.5,稳定性0.06以下,静切力15~20mgj/cm2
2) 粘土层(胶泥层)
我们准备用铁铬盐(浓度10%)水溶液调整泥浆粘度到22~25秒以防粘糊占头,影响顶进速度。其它参数不作调整。
3）砂砾层（卵石、漂石）
我们准备用50秒以上高粘度泥浆，以防泥浆漏失和孔壁坍塌掉块。其它参数不作调整。
以上是我们施工前的予想指标，施工时应根据地质条件的不同对泥浆性能作一调整。
预测和评估地下水、泥浆对进口减阻剂润滑
性能的影响
施工前期，我们在试验室对进口滑材作了多次试验，从试验结果说明，该材料的水溶液水溶性很差，外来压力对它的渗透基本为零。
聚丙烯酰胺泥浆几十年使用说明，它具有减阻、冷却、滑润占头，机具，携带岩粉和砂子等功能，在施工中该泥浆能在井壁上形成一层薄而坚韧的泥漠，它对外来压力水有一定抑制作用。
根据以上情况我们认为，地下水和泥浆对进口滑材的润滑性能不会造成影响，泥浆粘度大，滑浆粘度更大两者不易掺合，泥浆还会对滑材产生好的效应。
关于废弃泥浆液的处理措施
一、我们配置泥浆所使用的化学材料只有纯碱会对环境产生一定影响，但用量有限（2~3%），其它均属无毒无臭、无味材料基本对环境没有污染。
中国石油大学（钻井工程）实验报告 实验日期：2014.12.04 成绩： 班级学号：姓名：教师： 同组者： 油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1．通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。 2．通过实验掌握水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。 二、实验原理 1．YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2．六转速粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。 3．水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动，浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。这个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡，通过指针在刻度盘上指示出稠度值。 三、实验仪器、设备 1．电子天平 2．恒速搅拌器 3．钻井液密度计
4．六速旋转粘度计 5．油井水泥常压稠化仪 四、实验步骤 1．标定常压稠化仪指示计 实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿铜套圈沟槽绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。然后将吊钩、砝码用手托起，使指示计指针回到零。接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。如此反复几次，取平均值。 2．配制水泥浆 配制水泥浆之前必须确定水灰比。合理的水灰比是保证水泥环具有足够的抗压强度和水泥浆良好的可泵性的前提。当水灰比过大时，水泥浆难以搅拌和泵送，在环空流动将产生很高的摩擦阻力。如遇渗透性好的低压井段，则产生压差滤失，使水渗入地层，造成憋泵事故。水灰比过小，水泥环将达不到要求的抗压强度。API 标准推荐的水灰比见表1。 表1 API 的水灰比（W/C）标准 ①按实验时要求的水灰比计算水泥和水的重量（如水灰比0.5）。 ②在天平上称取 600 克水泥，用量筒取相应的水量300 克。 ③加入促凝剂氯化钙24克，放入水中搅拌。 ④将量出的水倒入搅拌器的杯内，启动搅拌机，调节转数为 4000 转/分。将称 出的干水泥在15 秒内加入水中。然后调节搅拌器转数为12000 转/分，继续搅拌35秒。 3．测定水泥浆的稠化时间 ①将浆杯轻轻放入杯套内，使浆杯、杯套的缺口对齐。 ②打开总电源开关。按照实验中升温方案的初始值，设置温度拨码式调节器的下一排数字。然后接通加热器电源。在温度完全稳定后，再进行下列步骤。
水泥浆液主要性能试验方法 水泥净浆稠度的试验方法 高效减水剂，减水率12%。水泥净浆稠度采用水泥浆稠度试验漏斗（上口φ178，下口φ13，体积1725ml）测试。测定时，先将漏斗调整放平，关上底口活门，将搅拌均匀的水泥净浆倾入漏斗内，直至浆液表面触及点测规下端（表明漏斗内已经装满1725ml浆液）。打开活门，让水泥浆液自由流出，水泥浆液全部流完时间（s），称为水泥浆的稠度。 水泥净浆泌水率的试验方法 往高约120mm的有机玻璃容体中填灌水泥浆约100mm深，测填灌面高度并记录下来，然后用密封盖盖严，置放3h和24h后量测其离析水水面和水泥浆膨胀面。离析水的高度除以原填灌浆液高度即 为泌水率，计算公式如下： 泌水率=（静置3h后离析水面高度-静置24h后水泥浆膨胀面高度）/ 最初填灌水泥浆面高度*100% 水泥净浆膨胀率的试验方法 水泥净浆的膨胀率分两部分测试：一为测试水泥浆体凝结前膨胀率；另一为测试水泥浆体中后期膨胀率。测试凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，即将测试好泌水率的水泥浆继续静置21h（实际距离制浆时间为24h）后测量水泥净浆膨胀后的浆面高度。膨胀的高度除以水泥浆原来填灌高度即为膨胀率。计算公式如下：
膨胀率=（膨胀后水泥净浆面高度-最初填灌水泥浆面高度）/最初填灌水泥面高度*100% 测中后期膨胀率的方法为：用40*40*160水泥软练三联试模，在两端镶嵌铜测头，水泥浆入模后24h拆模并量测试件长度作为试件的初始长度。试件在20±1℃标准条件下进行养护，前14天为水中养护，14后转入湿空气中养护。分别测试试件3d、7d、14d、28d 的长度。膨胀的长度除以试件的基长即为膨胀率，计算公式如下：膨胀率=（膨胀后的长度-初始长度）/试件基长*100% 水泥净浆极限抗压强度的试验方法 用70.7mm*70.7mm*70.7立方体试件对每种配合比的水泥浆液都制作两组（12块）试块，标准养护28天，测其抗压强度。 不同水胶比水泥浆液的性能 根据规范对水泥浆液的技术条件要求：强度一般与被注浆体同强度，没有要求时应不小于30Mpa；在掺入适量减水剂的情况下，水灰比可减到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；水泥浆中可加入膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%；水泥浆液稠度宜控制在14~18s之间。所以暂时以减水剂掺量1%，膨胀剂掺量10%为基准配合比进行试验。 水泥净浆稠度测试结果，见（表1） 表1 水泥净浆稠度测试结果
常用材料所用标准及化学成分表 标准牌号 元素质量分数%（除给出范围外为最大值） 序 号 标准 牌号 C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo V Nb 备注 1 ASTM A216 WCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件① 2 WCC 0.25 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.0 3 … 铸件① 3 ASTM A352 LCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 4 LCC 0.2 5 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 5 LC3 0.15 0.50～ 0.80 0.04 0.045 0.60 … 3.00～ 4.00 … … … … 铸件 6 LC9 0.13 0.90 0.04 0.045 0.45 0.30 8.50～ 10.0 0.50 0.20 0.03 … 铸件 7 ASTM A105 A105 0.35 0.60～ 1.05 0.035 0.04 0.10～ 0.35 0.40 0.40 0.30 0.12 0.08 …锻件②
标准牌号 元素质量分数%（除给出范围外为最大值） 序 号 标准 牌号 C Mn P S Si Ti Ni Cr Mo V W 备注 8 ASTM A182 304 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 8.00～ 11.0 18.0～ 20.0 … … … 锻件 9 316 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 14.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 10 316L 0.03 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 15.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 11 321 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 0.70 9.00～ 12.0 17.0～ 19.0 …… …锻件③
水泥浆泌水率试验 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
水泥浆液主要性能试验方法 水泥净浆稠度的试验方法 高效减水剂，减水率12%。水泥净浆稠度采用水泥浆稠度试验漏斗（上口φ178，下口φ13，体积1725ml）测试。测定时，先将漏斗调整放平，关上底口活门，将搅拌均匀的水泥净浆倾入漏斗内，直至浆液表面触及点测规下端（表明漏斗内已经装满1725ml浆液）。打开活门，让水泥浆液自由流出，水泥浆液全部流完时间（s），称为水泥浆的稠度。 水泥净浆泌水率的试验方法 往高约120mm的有机玻璃容体中填灌水泥浆约100mm深，测填灌面高度并记录下来，然后用密封盖盖严，置放3h和24h后量测其离析水水面和水泥浆膨胀面。离析水的高度除以原填灌浆液高度即为泌水率，计 算公式如下： 泌水率=（静置3h后离析水面高度-静置24h后水泥浆膨胀面高度）/最初填灌水泥浆面高度*100% 水泥净浆膨胀率的试验方法 水泥净浆的膨胀率分两部分测试：一为测试水泥浆体凝结前膨胀率；另一为测试水泥浆体中后期膨胀率。测试凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，即将测试好泌水率的水泥浆继续静置21h（实际距离制浆时间为24h）后测量水泥净浆膨胀后的浆面高度。膨胀的 高度除以水泥浆原来填灌高度即为膨胀率。计算公式如下： 膨胀率=（膨胀后水泥净浆面高度-最初填灌水泥浆面高度）/最初填灌水泥面高度*100% 测中后期膨胀率的方法为：用40*40*160水泥软练三联试模，在两端镶嵌铜测头，水泥浆入模后24h拆模并量测试件长度作为试件的初始
长度。试件在20±1℃标准条件下进行养护，前14天为水中养护，14后转入湿空气中养护。分别测试试件3d、7d、14d、28d 的长度。膨胀的长度除以试件的基长即为膨胀率，计算公式如下：膨胀率=（膨胀后的长度-初始长度）/试件基长*100% 水泥净浆极限抗压强度的试验方法 用70.7mm*70.7mm*70.7立方体试件对每种配合比的水泥浆液 都制作两组（12块）试块，标准养护28天，测其抗压强度。 不同水胶比水泥浆液的性能 根据规范对水泥浆液的技术条件要求：强度一般与被注浆体同强度，没有要求时应不小于30Mpa；在掺入适量减水剂的情况下，水灰比可减到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；水泥浆中可加入膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%；水泥浆液稠度宜控制在 14~18s之间。所以暂时以减水剂掺量1%，膨胀剂掺量10%为基准配合比进行试验。 水泥净浆稠度测试结果，见（表1） 表1 水泥净浆稠度测试结果 ⑴水胶比为0.34~0.35之间的水泥净浆的稠度符合规范要求。 ⑵静置20min后，水泥浆的稠度损失较大，故要求浆液配置好以后 应该尽快注完。 2.2.2 水泥净浆泌水率测试结果，见（表2）
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 ．生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。 2．钢： 2．1元素在钢中的作用 2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。 部分常用钢的牌号、性能和用途1 《信息来源：无缝钢管》
水泥性能试验作业指导书 （NTJCZ-TG09） 1.适用范围 本作业指导书适用于普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥性能试验。 2.执行标准 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175—1999 《复合硅酸盐水泥》GB12958—1999 《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》GB1344—1999 《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671—1999 《水泥细度检验方法（80um筛筛析法）》GB1345—1991 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346—2001 3.细度 3.1方法原理 是采用80um筛对水泥试样进行筛析试验，用筛网上所得筛余物的质量占试样原始质量的百分数来表示水泥样品的细度。 3.2取样 水泥试样应充分拌匀，通过0.9mm方孔筛，记录筛余物情况； 3.3试验步骤 1）把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源。调节负压至4000—6000Pa范围内； 2）称取试样25g置于洁净的负压筛上，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪，连续筛2min，在此期间如有试样粘附在筛盖上，可轻轻敲打，使试样落下，筛毕，用天平称量筛余物； 3）当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。 结果计算：F=Rs/W×100%（精确至0.1%） 3.4试验筛修正法： 用一种已知80um标准筛筛余百分数的粉状式样，作为标准样，测试方法同筛析法。 计算修正系数C=Fn/Ft（精确至0.01）；修正后：Fo=C×F；修正系数C超出0.08～1.20的试验筛不能用作水泥细度检验。 4.水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性测定 4.1原理 1）水泥标准稠度净浆对标准试杆（或试锥）的沉入具有一定阻力。通
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 1．生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。 硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。 2．钢： 2．1元素在钢中的作用 2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe 形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS 化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S ＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。 2）磷 磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢： P ＜0.025%；优质钢： P＜0.04%；
中国石油大学 钻井工程 实验报告 实验日期： 2015.5.27 成绩： 班级： 石工（实验）1202 学号： 姓名： 教师： 同组者： 油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1.通过实验掌握油井水泥浆的基本配置方法，掌握水泥浆密度，流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识 ; 2.通过实验掌握油井水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。 二、实验原理 1、水泥浆密度 水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。 实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测试仪器，杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2、水泥浆流变性能. 大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。 （1）宾汉塑性模式 （2）幂律模式 实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。 n -幂律系数, 无量纲量； k-稠度系数，n Pa S ?。 n k τγ=? y p ττμγ=+?
聚合物水泥防水砂浆试验作业指导书 SDZH/QMD1-58 1 适用范围 本作业指导书适用于聚合物水泥防水砂浆凝结时间、抗渗压力、抗压强度、抗折强度、粘结强度、耐热性、抗冻性试验。 2 依据 《聚合物水泥防水砂浆》JC/T 984-2011 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2001 《水泥胶砂强度检验方法》GB/T 17671（其最新版本适用于本文件） 《无机防水堵漏材料》GB 23440-2009 《混凝土界面处理剂》JC/T 907-2002 《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法》GB/T 50082-2009 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007 《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T 5126-2001 《行星式水泥胶砂搅拌机》JC/T 681-1997 3 主要仪器设备 1）水泥稠度及凝结时间测定仪 2）电动抗折试验机 3）压力试验机（300kN） 4）砂浆抗渗仪 5）电子拉力试验机（2000N） 6）电子天平（0.1g） 7）冻融箱：温度控制范围不应小于（-15~20）℃ 8）沸煮箱 4 标准试验条件 4.1试验室试验及干养护条件：温度（23±2）℃，相对湿度（50±10）%。 4.2养护室（箱）养护条件：温度（20±3）℃，相对湿度≥90%。 4.3养护水池：温度（20±2）℃。
4.4试验前样品及所有器具应在4.1条件下放置至少24h。 5 取样 5.1 组批 对同一类别产品，每50t为一批，不足50t也按一批计。 5.2 取样 在每批产品或生产线中不少于六个（组）取样点随机抽取。样品总质量不少于20kg。样品分为两份，一份试验，一份备用。试验前应将所取样品充分混合均匀，先进行外观检验，外观检验合格（液料经搅拌后均匀无沉淀；粉料为均匀、无结块的粉末。）后再按物理力学性能试验。 6 试验步骤 6.1配料 按生产厂推荐的配合比进行试验。 采用行星式水泥胶砂搅拌机低速搅拌或采用人工搅拌。 S类（单组分）试样：先将水倒入搅拌机内，然后将粉料徐徐加入到水中进行搅拌； D类（双组分）试样：先将粉料混合均匀，再加入已倒入液料的搅拌机中搅拌均匀。如需要加水的，应先将乳液与水搅拌均匀。搅拌时间和熟化时间按生产厂规定进行。若生产厂未提供上述规定，则搅拌3min、静止（1~3）min。 制备的砂浆分二次装入试模用插捣棒从边上向中间插倒25次，最后保持砂浆高出试模5mm，将高出的砂浆压实，刮平。试件成型后立即放入养护室养护，24h（从加水开始计算时间）脱模。如经24h养护，会因脱模对强度造成损害的，可以延迟24h脱模。 7d龄期砂浆试件的养护：脱模后试件立即在温度为（20±2）℃的不流动水中养护继续养护至3d龄期，再放入试验室干养护至7d龄期。 28d龄期砂浆试件的养护：脱模后试件立即在温度为（20±2）℃的不流动水中养护继续养护至7d龄期，再放入试验室干养护至28d龄期。 6.2 凝结时间 按6.1配料，按GB/T 1346-2001进行，采用受检的聚合物水泥防水砂浆材料取代该标准中试验用的水泥。 测定前准备工作：调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针对准零点。 初凝时间的测定：试件在标准养护箱内养护至起始时间之后30min时进行第一次测定。测定时，从标准养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触。拧紧螺丝
中国石油大学钻井工程实验报告 实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1.掌握油井水泥浆的制备方法 ; 2.掌握测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。 二、实验原理 1、水泥浆密度 水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。 实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测试仪器，杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2、水泥浆流变性能 大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。 （1）宾汉塑性模式 y p ττ μ γ =+? （2）幂律模式 n k τγ =? n -幂律系数, 无量纲量； k-稠度系数，n Pa S ?。 实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。
3、水泥浆稠化时间 稠化时间是指从水泥浆配浆开始到水泥浆注入稠化仪中，在实际井温和压力条件下，水泥浆稠度达到100 Bc 所经历的时间。 实验中使用常压稠化仪测量水泥浆的稠化时间。配制好水泥浆后，随着水泥水化，水泥浆不断变稠，稠化仪浆叶旋转剪切水泥浆的阻力增大，使安装在电位计上的弹簧扭矩及其指针旋转角度也相应增大，电位计的阻值及电压也随之增大。因此，电位计所反映出来的电压值，不仅表示了弹簧扭矩的大小，也反映了测量水泥浆稠度值的大小 三、实验设备 1、YM 液体密度计； 2、六转速粘度计； 3、稠化仪； 4、其它仪器； 四、实验步骤 1、确定水灰比步骤 配制水泥浆之前必须确定水灰比。合理的水灰比是保证水泥环具有足够的抗压强度和水泥浆良好的可泵性的前提。 表1 API 的水灰比（W/C ）标准 200100300100()/() F θθθθ=--幂律模式流变参数 ??? ??? ? =??? ? ??=n K n 511511.0lg 092.2300100300θθθ宾汉塑性模式流变参数 ?????-=-=p o p ηθτθθη511511.0) (0015.03001003000.50.03 =±式中：F —流变模式判别系数，无量纲；300θ—转速300r/min 读数； 200θ—转速200r/min 读数；100θ—转速100r/min 读数。 首先，判别流变模式 ： 0.50.03 ≠± 宾汉塑性模式 幂律模式 然后，计算流变参数：
AL5052-H32的主要合金元素为镁，具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性，中等强度，用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。 化学成分(Chemical Composition Limits wt%) Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Pb.Bi Al 0.1 0.25 0.4 0.1 2.2-2.8 0.1 0.15-0.35 / / 余量 典型合金5052-H32机械和物理性能(Typical Mechanical & Physical Properties) 焊接性切削性耐蚀性电导率20℃(68 ℉) (%IACS) 密度 (20℃)(g/cm3) 很好一般很好30-40 2.68 抗拉强度(25°C MPa) 屈服强度(25°C MPa) 硬度 500kg力10mm 球 延伸率 1.6mm(1/16in)厚 度 最大剪应力 MPa 230 195 60 10 140 SPCC宝钢有生产,宝钢牌号应该是402 SPCC.含碳量为0.10,日本的含碳量为0.05,对应还有SPHC,为热轧.性质差不多. SPCD—相当于中国08AL（GB/T13237-1991）优质碳素结构钢。 普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号 1、日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成:第一部分表示材质，如：S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate)表示板，T（Tube）表示管,K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400——第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400MPa的普通结构钢。 2、SPHC——首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C为商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。 3、SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带。 4、SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带。 5、SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。 6、SPCD——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（GB/T13237-1991）优质碳素结构钢。 7、SPCE——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国SC1（GB5213-2001）深冲钢。需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为2，硬为1。表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。 如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。 8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为：S+含碳量+字母代号（C、CK），其中含碳量用中间值×100表示，字母C：表示碳K：表示渗碳用钢。如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。 C Mn P S SPCC 0.15以下0.60以下0.100以下0.050以下 SUS
水泥浆泌水率试验
水泥浆液主要性能试验方法 水泥净浆稠度的试验方法 高效减水剂，减水率12%。水泥净浆稠度采用水泥浆稠度试验漏斗（上口φ178，下口φ13，体积1725ml）测试。测定时，先将漏斗调整放平，关上底口活门，将搅拌均匀的水泥净浆倾入漏斗内，直至浆液表面触及点测规下端（表明漏斗内已经装满1725ml浆液）。打开活门，让水泥浆液自由流出，水泥浆液全部流完时间（s），称为水泥浆的稠度。 水泥净浆泌水率的试验方法 往高约120mm的有机玻璃容体中填灌水泥浆约100mm深，测填灌面高度并记录下来，然后用密封盖盖严，置放3h和24h后量测其离析水水面和水泥浆膨胀面。离析水的高度除以原填灌浆液高度即 为泌水率，计算公式如下： 泌水率=（静置3h后离析水面高度-静置24h后水泥浆膨胀面高度）/ 最初填灌水泥浆面高度*100% 水泥净浆膨胀率的试验方法 水泥净浆的膨胀率分两部分测试：一为测试水泥浆体凝结前膨胀率；另一为测试水泥浆体中后期膨胀率。测试凝结前膨胀率是结合泌水率的测试进行的，即将测试好泌水率的水泥浆继续静置21h（实际距离制浆时间为24h）后测量水泥净浆膨胀后的浆面高度。膨胀的高度除以水泥浆原来填灌高度即为膨胀率。计算公式如下：膨胀率=（膨胀后水泥净浆面高度-最初填灌水泥浆面高度）/最初填灌水泥面高度*100%
测中后期膨胀率的方法为：用40*40*160水泥软练三联试模，在两端镶嵌铜测头，水泥浆入模后24h拆模并量测试件长度作为试件的初始长度。试件在20±1℃标准条件下进行养护，前14天为水中养护，14后转入湿空气中养护。分别测试试件3d、7d、14d、28d 的长度。膨胀的长度除以试件的基长即为膨胀率，计算公式如下：膨胀率=（膨胀后的长度-初始长度）/试件基长*100% 水泥净浆极限抗压强度的试验方法 用70.7mm*70.7mm*70.7立方体试件对每种配合比的水泥浆液都制作两组（12块）试块，标准养护28天，测其抗压强度。 不同水胶比水泥浆液的性能 根据规范对水泥浆液的技术条件要求：强度一般与被注浆体同强度，没有要求时应不小于30Mpa；在掺入适量减水剂的情况下，水灰比可减到0.35；水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；水泥浆中可加入膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%；水泥浆液稠度宜控制在14~18s之间。所以暂时以减水剂掺量1%，膨胀剂掺量10%为基准配合比进行试验。 水泥净浆稠度测试结果，见（表1） 表1 水泥净浆稠度测试结果 水胶比0.320.330.340.350.360.37 搅拌3min 35.7426.6916.1214.5312.3510.10 35.5226.4516.0214.2112.4710.25 静置20min ——63.2155.7649.1436.46——64.2554.5848.2336.20 ⑴水胶比为0.34~0.35之间的水泥净浆的稠度符合规范要求。
油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1.掌握油井水泥浆的制备方法 ; 2.掌握测定水泥浆密度、流变性能和稠化时间的原理、实验流程及步骤。 二、实验原理 1、水泥浆密度 水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。 实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测试仪器，杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2、水泥浆流变性能 大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。 （1）宾汉塑性模式 （2）幂律模式 实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。 n -幂律系数, 无量纲量； k-稠度系数，n Pa S ?。 n k τγ =? y p ττ μγ =+?
3、水泥浆稠化时间 稠化时间是指从水泥浆配浆开始到水泥浆注入稠化仪中，在实际井温和压力条件下，水泥浆稠度达到100 Bc 所经历的时间。 实验中使用常压稠化仪测量水泥浆的稠化时间。配制好水泥浆后，随着水泥水化，水泥浆不断变稠，稠化仪浆叶旋转剪切水泥浆的阻力增大，使安装在电位计上的弹簧扭矩及其指针旋转角度也相应增大，电位计的阻值及电压也随之增大。因此，电位计所反映出来的电压值，不仅表示了弹簧扭矩的大小，也反映了测量水泥浆稠度值的大小 三、实验设备 1、YM 液体密度计； 2、六转速粘度计； 3、稠化仪； 4、其它仪器； 四、实验步骤 1、确定水灰比步骤 配制水泥浆之前必须确定水灰比。合理的水灰比是保证水泥环具有足够的抗压强度和水泥浆良好的可泵性的前提。 200100300100()/() F θθθθ=--幂律模式流变参数 ??? ??? ? =??? ? ??=n K n 511511.0lg 092.2300100300 θθθ宾汉塑性模式流变参数 ???? ?-=-=p o p ηθτθθη511 511.0) (0015.03001003000.50.03 =±式中：F —流变模式判别系数，无量纲；300θ—转速300r/min 读数； 200θ—转速200r/min 读数；100θ—转速100r/min 读数。 首先，判别流变模式 ： 0.50.03 ≠± 宾汉塑性模式 幂律模式 然后，计算流变参数：
常用材料的化学成分20号钢 化学成分质量分数%|C: 0.17～0.23 化学成分质量分数%|Si: 0.17～0.37 化学成分质量分数%|Mn: 0.35～0.65 化学成分质量分数%|Cr≤: 0.25 化学成分质量分数%|Ni≤: 0.30 化学成分质量分数%|Cu≤: 0.25 推荐热处理/℃|正火: 910 推荐热处理/℃|淬火: 推荐热处理/℃|回火: 力学性能|σb/MPa≥: 410 力学性能|σs/MPa≥: 245 力学性能|δ5(%)≥: 25 力学性能|ψ(%)≥: 55 力学性能|AKU/J≥: 45号钢 化学成分质量分数%|C: 0.42～0.50 化学成分质量分数%|Si: 0.17～0.37 化学成分质量分数%|Mn: 0.50～0.80
化学成分质量分数%|Cr≤: 0.25 化学成分质量分数%|Ni≤: 0.30 化学成分质量分数%|Cu≤: 0.25 推荐热处理/℃|正火: 850 推荐热处理/℃|淬火: 840 推荐热处理/℃|回火: 600 力学性能|σb/MPa≥: 600 力学性能|σs/MPa≥: 355 力学性能|δ5(%)≥: 16 力学性能|ψ(%)≥: 40 力学性能|AKU/J≥: 39 钢材交货状态硬度HBS10/3000，≤|未热处理钢: 229 钢材交货状态硬度HBS10/3000，≤|退火钢: 197 Q235分A、B、C、D四级(GB700-88) Q235A级含C0.14~0.22% Mn0.30~0.65 Si≤0.30S≤0.050 P≤0.045 Q235B级含C0.12~0.20% Mn0.30~0.670 Si≤0.30S≤0.045P≤0.045 Q235C级含C≤0.18% Mn0.35~0.80 Si≤0.30S≤0.040P≤0.040 Q235D级含C≤0.17% Mn0.35~0.80 Si≤0.35S≤0.040P≤0.035
水泥物理性能试验的操 作规程 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
水泥物理性能试验的操作规程 一、水泥细度检验方法（80um筛筛析法） 负压筛析仪（负压范围：4000～6000MPa） 称取25g试样置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，开动筛析仪连续筛析 2min，轻轻敲击筛盖，使试样落下，筛毕用天平称量筛余物。 二、水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 1、标准稠度用水量的测定（标准法） 试验前必须做到：维卡仪的金属棒能自由滑动；调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点；搅拌机运行正常。 2、水泥净浆的拌制 用水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌机和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌和水倒入搅拌锅内，然后在5s～10s内小心将称好的500g水泥加入水中，防止水和水泥溅出；拌和时，先将锅放在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置，
启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s停机。 3、标准稠度用水量的测定步骤 拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已置于玻璃板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，刮去多余的净浆；抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低度杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1s～2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后，立即擦净；整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成。以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆，其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P），按水泥质量的百分比计。 4、凝结时间的测定 测定准备工作：调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针对准零点。 试件的准备：以标准稠度用水量量制成的标准稠度净浆一次装满试模，振动数次刮平，立即放入湿气养护箱中。记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。
常用金属材料化学浸蚀剂 浸蚀剂名称成份适用范围及使用要点 硝酸酒精溶液硝酸2-4ml 酒精100ml 各种碳钢、铸铁等 苦味酸酒精溶液 苦味酸4g 酒精100ml 珠光体、马氏体、贝氏体、渗碳体 盐酸苦味酸盐酸5ml 苦味酸1g 水100ml 回火后马氏体或奥氏体晶粒 氯化铁盐酸水溶液氯化铁5g 盐酸50ml 水100ml 奥氏体-铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 混合酸甘油溶液硝酸10ml 盐酸30ml 甘油30ml 奥氏体不锈钢 高Cr Ni耐热钢 王水酒精溶液 盐酸10ml 硝酸3ml 酒精100ml 18-8型奥氏体钢的δ相 三合一浸蚀液 盐酸10ml 硝酸3ml 甲醇100ml 高速钢回火后晶粒 硫酸铜盐酸溶液盐酸100ml 硫酸5ml 硫酸铜5g 高温合金 氯化铁溶液氯化铁30g 氯化铜1g 氯化锡0.5g 盐酸50g 铸铁磷的偏析与枝晶组织
苦味酸钠溶液苦味酸1g 水100ml 区别渗碳体和磷化物 氯化铁盐酸水溶液氯化铁5g 盐酸15ml 水100ml 纯铜、黄铜及铜合金 绿化铜盐酸溶液氯化铜1g 氯化镁4g 盐酸2ml 酒精100ml 灰铸铁共晶团 硫酸铜-盐酸溶液硫酸铜4g 盐酸20ml 水20ml 灰铸铁共晶团 硫酸铜-盐酸溶液硫酸铜5g 盐酸50ml 水50ml 高温合金 盐酸-硫酸-硫酸铜溶液 硫酸铜5g 盐酸100ml 硫酸5ml 高温合金 复合试剂 硝酸30ml 盐酸15ml 重铬酸钾5g 酒精30ml 苦味酸1g 氯化高铁3g 高温合金 硬质合金试剂A饱和的三氯化铁盐酸溶液 B新配置的20%氢氧化钾水 溶液+20%铁氰化钾水溶液 硬质合金先在A试剂中浸蚀1min，然 后在B试剂中浸蚀3min，WC相（灰 白色），TiC-WC相(黄色)Co（黑色） 氢氧化钾-铁氰化钾水新配置的10%氢氧化钾水溶 液+10%铁氰化钾水溶液 硬质合金的n相 混合酸硝酸2.5ml 氢氟酸1ml 盐酸1.5ml 水95ml 显示硬铝组织 氢氟酸水溶液氢氟酸0.5ml 水99.5ml 显示一半铝合金组织 苛性钠水溶液苛性钠1g 水100ml 显示铝与铝合金组织 一、钢 1、钢的原始奥氏体晶粒 序号用途成份腐蚀方法附注
常用金属材料中各种化学成分的作用及影响 1.生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）:在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）:能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）:能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）:属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达 1.2%。 硫（S）:在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性.减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06% （车轮生铁除外）。 o.p3x o jg 2 .钢: 元素在钢中的作用 常存杂质元素对钢材性能的影响
钢除含碳以外，还含有少量锰（M n）、硅（Si）、硫（S）、磷（P）、氧（0）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶 炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1 ）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁（FeS）的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点（985 C ）化合物。而钢材的热加工温度一般在1150?1200 C以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为热脆”含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S V 0.02%?0.03% ;优质钢：S V 0.03%?0.045% ;普通钢：S V 0.055% ?0.7% 以下。 2 ）磷 磷是由矿石带入钢中的，一般说磷也是有害元素。磷虽能使钢材的强度、硬度增高，但引起塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，它使钢材显著变脆，这种现象称"冷脆"。冷脆使钢材的冷加工及焊接性变坏，含磷愈高，冷脆性愈大，故钢中对含磷量控制较严。高级优质钢：P V 0.025% ;优质钢：P V 0.04% ; 普通钢：P V 0.085%。 3 ）锰 锰是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的。由于锰可以与硫形成高熔点（1600 C ） 的MnS , —定程度上消除了硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，能够与钢中的FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，提高钢的强度和硬度。因此，锰在钢中是一种有益元素。一般认为，钢中含锰量在0.5%?0.8%以下时，把锰看成是常存杂质。技术条件中规定，优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%? 0.8% ;而较高含锰量的结构钢中，其量可达0.7%?1.2%。 4 ）硅 硅也是炼钢时作为脱氧剂而加入钢中的元素。硅与钢水中的FeO能结成密度较 小的硅酸盐炉渣而被除去，因此硅是一种有益的元素。硅在钢中溶于铁素体内使钢的强