先進油井掘削技術の強度信頼性向上に関する研究

提高先进石油钻井技术强度和可靠性研究

• 批准号: 18J22540
• 负责人: 高崎 大裕
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22540/
• 关键词: フレッティング; クリープ; 水素; フレッティング疲労; 水素脆化; 材料強度; 先進エネルギー開発; 高温

本研究では，先進エネルギー開発技術に関連する構造材料の強度問題を解決し，安全性と信頼性の向上に貢献することを目的としている．第一の課題として，最新の油井開発技術で懸念されている油井管ねじ継手のフレッティング疲労破壊について取り組み，フレッティング疲労強度に及ぼす潤滑材およびコーティングの影響を調査した．潤滑材やコーティングの影響は応力振幅が比較的低い領域で現れ，フレッティング疲労寿命は潤滑材とコーティングを併用したときに最も長寿命になった．潤滑材のみでもある程度の寿命向上が見られた．潤滑材とコーティングの併用により寿命が最も長くなった原因を，コーティング後の接触片の表面形状と潤滑材の保持能力を関連付けて説明した．第二の課題として，高温型燃料電池による水素発電や水蒸気電解による水素製造に用いられる構造材料で懸念される高温水素中のクリープに関する研究を実施した．2019年度までに高温水素中の材料試験技術を確立し，600℃のクリープ試験によりアルゴン中に比べて水素中でクリープ寿命が顕著に短くなることを確認した．2019年度末から新たにイリノイ大学の研究者との共同研究が始まり，2020年度は高温水素がクリープ寿命を低下させるメカニズムを検討した．その結果，脱炭，析出炭化物の形状変化，水素助長局所塑性理論（HELP）はSUS304の水素中クリープでは主たる原因ではないことが分かった．水素によるクリープ寿命の低下の有力なメカニズムとして，水素により原子空孔密度が増加し，鉄原子の格子拡散が促進された結果，転位の上昇が促進されるものを考え，クリープひずみ速度の実験値からその裏付けを行った．以上の水素中クリープの結果をまとめた論文を学術誌CORROSIONで発表したところ，研究課題と成果の重要性が注目され，One of the top articlesに選出され巻頭ページに掲載された．

This study aims to solve the strength problem of structural materials related to advanced development technology, and to contribute to the improvement of safety and reliability. The first problem is to investigate the influence of the latest oil well development technology on the strength of oil well tubing and lubrication materials. Lubricating material is the most important factor affecting the life span of lubricating material. Lubricating material quality and service life upward. The reason why the lubricating material has the longest service life is explained in relation to the surface shape of the contact piece after the lubricating material is used. The second task is to carry out the research on the high temperature water element in the high temperature fuel cell for water element generation and water vapor electrolysis. In 2019, the high temperature water element in the high temperature fuel cell material test technology was established. 600℃ is the first time that the life span of water element is shorter than that of water element. At the end of 2019, the joint research of researchers from new universities began. In 2020, the life span of high temperature water element is lower than that of water element. As a result, decarbonization, precipitation of carbonized matter shape change, water element to promote local plastic mechanics (HELP) SUS304 water element in the middle of the main reason for the change. The decrease in the lifetime of water element is due to the increase in the atomic pore density of water element and the promotion of the lattice dispersion of iron atoms. As a result, the increase in the atomic position is promoted. One of the top articles was selected for publication in the journal CORROSION, the importance of the research topic and the results were noted.

项目成果

SUS304のクリープに及ぼす水素の影響

氢对SUS304蠕变的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: Daisuke Takazaki;Masanobu Kubota;高崎大裕，久保田祐信;高崎大裕，土山聡宏，久保田祐信
• 通讯作者: 高崎大裕，土山聡宏，久保田祐信

Effect of Hydrogen on Creep Properties of SUS304

氢气对SUS304蠕变性能的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Daisuke Takazaki;Toshihiro Tsuchiyama; Masanobu Kubota
• 通讯作者: Masanobu Kubota

Effect of Flatness of Contact Surface on Fretting Fatigue Strength

接触面平整度对微动疲劳强度的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Daisuke Takazaki;Masanobu Kubota;Ryosuke Komoda;Suzuko Hosoi;Yosuke Oku;Taizo Makino;Masaaki Sugino
• 通讯作者: Masaaki Sugino

Effect of Hydrogen on Creep Properties of SUS304, SUS304L, SUS310S Stainless Steels and pure iron

氢对SUS304、SUS304L、SUS310S不锈钢和纯铁蠕变性能的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Daisuke Takazaki;Kentaro Wada;Ryosuke Komoda;Masanobu Kubota
• 通讯作者: Masanobu Kubota

油井管材料のフレッティング疲労特性に与えるコーティングおよび潤滑剤の影響

涂层和润滑剂对油井管材料微动疲劳性能的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Daisuke Takazaki;Masanobu Kubota;Ryosuke Komoda;Suzuko Hosoi;Yosuke Oku;Taizo Makino;Masaaki Sugino;細井鈴子，久保田祐信，高崎大裕，奥洋介，牧野泰三，杉野正明
• 通讯作者: 細井鈴子，久保田祐信，高崎大裕，奥洋介，牧野泰三，杉野正明