油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨

对国内外金属硫化物应力腐蚀开裂试验的标准、评定指标进行了概述及总结,分析了油气输送管用硫化物应力腐蚀开裂试验中试验标准选择时应注意的问题,并参照国内外SSCC试验常用相关标准,建议将NACE TM 0177《含H2S环境中金属抗特定的环境开裂的实验室试验》方法和ASTM G39《弯梁应力腐蚀试验试件的制备和使用的标准方法》相结合,并借鉴ASTM和NACE的做法,采用临界应力值判断和试样外观宏观及微观检测相结合的方法作为评定指标。     

高压油气井口耐H2S和CO2腐蚀阀门材料性能研究

对高压油井口用材料1Cr13进行两次回火的热处理,使其既具有抗SSCC的显微组织,又有较高的强度.采用NACETM0177-1996标准中的恒载荷拉伸试验法来评价其抗H2S应力腐蚀的可靠性.试验结果和断口电镜扫描揭示了材料1Crl3具有良好的抗H2S应力腐蚀的性能,其应力腐蚀的损伤过程就是材料由塑性向脆性的转变过程.     

不锈钢材料在高含硫井口装置中的试验研究

针对我国油气田特别是四川气田H2S含量高，对井口装置腐蚀严重，容易发生突发事故的情况，选用了3种不锈钢材料135、2205、318进行H2S应力腐蚀试验分析。通过模拟四川气田基本情况，并参照NACE TM0177-1996标准溶液，利用U形弯曲浸泡试验、慢应变速率拉伸试验、电化学分析等方法，对3种材料应力腐蚀开裂进行了对比分析。试验分析表明，双相不锈钢2205具有良好的抗H2S应力腐蚀性能和良好的力学性能。     

在役集输管道补焊接头的拉伸性能研究

当集输管道泄漏或穿孔尺寸比较小时,往往采用现场补焊的方法进行抢修.为了保证补焊的焊接质量,从而保证管道的安全运行,研究了在役油气输送管道补焊接头的拉伸性能.首先设计了相应的拉伸试样,进而对试验结果进行了对比分析,得到补焊焊缝的极限承载应力,为补焊管道的安全评价提供了依据.     

油气两相流管线内腐蚀速率预测模型的求解

与单相输送管道相比，油气混输管道的内壁腐蚀要严重得多。其内壁腐蚀会影响输送效率、设备安全和管道的可靠性。在大量文献调研的基础上，根据集输管道的内腐蚀工况，研究了油气两相流管道内腐蚀的腐蚀机理及影响腐蚀速率的因素，求解了油气两相流腐蚀速率预测模型。通过算侧分析表明，混输管道的内腐蚀与流型有关，在段塞流流型下所对应的油气两相流管道腐蚀最为严重。     

基于自适应模糊神经网络的管道剩余强度评价

油气长输管道的腐蚀剩余强度评价一直是管道完整性管理的重要内容,国外对腐蚀管道的剩余强度评价取得了很大的成就。也建立了比较成熟的油气管道腐蚀评价规范。但由于油气管道腐蚀的机理复杂,腐蚀的分类很难详细界定,各种腐蚀评价标准对不同使用年限、不同等级钢材管道有其各自适应性,利用神经网络的“黑箱”原理、在不能详细了解管道腐蚀原理、不能对腐蚀进行分类的情况下,根据收集的爆破实验数据对神经网络进行模拟,通过学习好的神经网络对管道腐蚀剩余强度进行评价,与RsTRENG软件的计算结果进行了比较,取得了较好的效果。     

油气输送焊管残余应力测试方法的研究

介绍了３种测试焊管残余应力的方法，即Ｘ射线法、钻孔法和机械切割应力释放法，并分别对不同成型工艺的Ｘ６０油气输送焊管残余应力进行了测试。对比分析测试数据结果表明，Ｘ射线法测试数据普遍偏小且无一定规律性；钻孔法对钻孔技术要求较高，如果焊管残余应力值较大或存在应力梯度时，均不符合测试要求，且所测结果误差较大；而机械切割应力释放法的测试结果稳定可靠，具有较好的规律性，是分析和研究焊管残余应力的较好方法     

油气管道的应力腐蚀

在输送酸性油气时，金属管还内壁接触H2S和CO2，造成内壁的硫化氢应力腐蚀。由于金属管道保护涂层老化等原因出现局部损伤，钢管外壁与土壤和地下水接触，因而也经常产生在不同介质下的应力腐蚀。影响管道应力腐蚀有多种因素，其中包括介质类型和浓度、腐蚀溶液中的pH值、发生应力腐蚀的电位范围、温度以及管道材料的强度和硬度等。     

《天然气输送管道用钢管通用技术条件》应用中存在问题的分析与探讨

分析了Q/SY GJX 101—2009《天然气输送管道用钢管通用技术条件》在生产应用中存在的问题,如金相检验频次、抗HIC试验、拉伸试验取样位置、夏比冲击试验冲击功数值的确定、管端公差规定冗余、化学分析、落锤撕裂试验的复验等,提出了解决问题的一些方法。指出在油气输送钢管的生产过程中,应根据每个工程项目的实际特点,提出具体的附加技术条件,以避免对资源配置造成的浪费。     

高含硫长距离集输管道腐蚀监测技术研究

高含硫气田在开发过程中,管道腐蚀是一个非常突出的问题,特别是长距离湿气集输管道,不同管段腐蚀程度差异很大,仅仅在管道的始末段设置腐蚀监测点很难全面有效地获得管道腐蚀的真实情况。通过对天高线B段管道流体特性模拟分析,研究影响管道腐蚀的主要因素,确定管道严重腐蚀的部位,为长距离集输管道腐蚀监测方法和位置的设置提供依据。通过与目前油气田使用比较成熟的非插入式在线腐蚀监测技术进行对比,本试验在腐蚀监测系统中增设了超声导波监测技术。1年的腐蚀监测试验结果表明,完善后的在线腐蚀监测系统使腐蚀监测信息更加全面有效。     

X70管线钢的硫化氢应力腐蚀损伤研究

从应力腐蚀损伤的角度出发,采用NACE TM0177-1996标准中的弯曲梁试验法,通过分析X70管线钢试样在饱和H2S溶液中经过不同程度的应力腐蚀所表现出来的冲击性能特性以及其断口的电境扫描,揭示了X70管线钢的应力腐蚀损伤过程就是材料由塑性向脆性转变的过程;在不同的腐蚀阶段,其腐蚀损伤速率是不同的;其硫化物应力腐蚀敏感性比16MnR的硫化物应力腐蚀敏感性低.     

硫化氢环境下G-105 和S-135 钻杆的低载多冲疲劳性能测试

针对钻杆材料在钻井工程中因承受小能量多次冲击载荷作用而出现的刺穿、断裂等失效情况,提出了对钻杆材料进行评价的一种低载多冲实验方法,应用该方法对G-105 和S-135 钻杆材料进行了测试。在没有腐蚀介质的环境中,改变单次冲击能量的测试结果表明,随着单次冲击能量的增大,G-105 和S-135 钻杆材料的低载多冲抗力下降到了原来的22.2% 和28.7%, 钻杆的低载多冲抗力下降显著。在硫化氢环境中,采用NACE TM 0177-96 标准A 溶液分别对G-105 和S-135 钻杆试片浸泡不同的时间,并在2.21 J 的单次冲击功作用下开展了低载多冲测试,结果表明两种钻杆材料的低载多冲抗力随着硫化氢腐蚀时间的延长分别下降到了原来的49.8% 和46.9%,且钢级更高的S-135 对腐蚀环境更为敏感。另外,选取典型的冲断断口进行了微观形貌观察与分析,发现了导致破断的脆化相。以上实验结果均表明这种低载多冲实验方法能够较明显地还原钻杆在工作过程中的实际失效情况,尤其是在含有硫化氢腐蚀介质中的失效规律。     

钛合金材料在高酸性环境中的耐蚀性能研究

采用光学显微镜研究了钛合金及其焊缝的显微组织,采用电化学失重挂片法、NACE TM0177A法(恒负荷拉伸试验)和四点弯曲法研究了钛合金及其焊缝在高酸性环境中的电化学腐蚀性能和抗环境开裂腐蚀性能。研究结果表明,TA2基材为单一的α相组成,焊缝组织由大块α+α相或者大块α+片状α+α相组成,热影响区的组织比焊缝组织细小。在高酸性环境中,钛合金具有很好的耐蚀性能。     

110ksi级钛合金油管耐蚀性能研究

针对钛合金在油气井环境下面临的腐蚀问题,通过开展模拟油田腐蚀工况下应力腐蚀及不同温度条件下酸化液中失重试验,同时开展与镍基合金管材的缝隙腐蚀和电偶腐蚀等系列试验,采用扫描电子显微镜、XRD等方法观察试样形貌和腐蚀产物,评价钛合金油管的耐腐蚀性能。结果表明,在苛刻腐蚀工况(溶液介质：5 MPa H₂S+11 MPa CO₂+10%Cl^-)及NACE TM 0177标准A溶液下,采用四点弯曲的试验方法,加载应力为758 MPa,经720 h后试样未发生断裂且无应力腐蚀裂纹,表明该钛合金管材应力腐蚀敏感性较低。在两种浓度为0.1 mol/L的酸化液中,随着试验温度从室温升至160℃,钛合金管材腐蚀速率均逐渐增大,且腐蚀速率在胶凝酸中低于在转向酸中;与镍基合金管材对比,钛合金管材具有更优异的抗点蚀和抗缝隙腐蚀;在模拟苛刻腐蚀工况下,钛合金管材分别与625和825镍基合金偶接后均未出现明显的电偶腐蚀效应导致加速腐蚀现象。     

酸性油气田油套管抗腐蚀开裂设计新方法

屈服设计方法和断裂力学设计准则是材料设计的主要方法。NACETM0177—2005方法D已给出了材料的环境断裂韧性试验方法,ISO11960也给出了材料允许的最小环境断裂韧性值,但在油气田的选材上尚未采用断裂力学的设计方法。对油、套管断裂韧性试验方法进行了详细介绍,计算出含不同深度裂纹的相同几何尺寸的C110和T95两种套管的应力强度因子,分析了油、套管环境开裂机理,在满足屈服准则条件下,油套管强度也要满足断裂力学设计方法,为油套管用户在选材上提出了新的参考依据。     

C型环试验的加载应力计算

推导了C型环的挠度——应力关系式，对NACE TM0177和GB／T15970．5中的加载应力计算公式进行了比较和讨论；进行了C型环应力与加载挠度的测试，通过公式计算应力值与实际应力值的比较，对加载应力误差进行了分析和讨论，进一步确定了这两个标准各自的适用范围，推荐了对试件进行合理加载的方式。     

一种稠油热采井用抗硫套管试验研究

为了保证稠油热采井工况下石油套管的性能,采用低碳Cr-Mo钢和V、Ti等元素微合金化的设计,利用纯净钢冶炼技术,并配合适当的“高频电阻焊+热张力减径+热处理工艺”的生产工艺,设计出了一种稠油热采井用抗硫套管。对试制套管的几何尺寸、力学性能、高温性能、腐蚀性能等进行了检测分析。结果表明:试制套管的几何尺寸精度高,椭圆度≤0.25%,壁厚不均度≤6%;强韧性匹配好,具有较高的高温强度和低的线膨胀率,在350 ℃高温时屈服强度折损率≤15%,拉伸强度折损率≤10%,线膨胀率≤15%;抗硫化氢应力腐蚀性能优异,依据NACE TM 0177标准中A法A溶液,在加载496 MPa应力下H2S应力腐蚀720 h后试样不开裂;同时,还具有优异的抗外压挤毁和内压至失效性能。     

抗酸性X70MS直缝埋弧焊管的研制

采用低C、低Mn、合金化设计和超洁净化冶炼制造的X70MS抗酸性钢板,通过控制焊接接头硬度、焊接热输入以及钢管残余应力等,开发制造出了X70MS抗酸性直缝埋弧焊管,并对焊管管体和焊缝组织性能进行了研究。结果表明,管体和焊缝的硬度均小于250HV10,0℃下母材冲击功大于410 J,焊接接头冲击功大于168 J;按照NACE-0284标准进行HIC测试,管母和焊接接头裂纹敏感率(CSR)、裂纹长度率(CLR)及裂纹厚度率(CTR)均为0;按照NACE-0177标准进行SSCC测试,采用A溶液,在72%ReL及90%ReL载荷下,管母和焊接接头均未出现断裂,管材表现出良好的力学性能和耐酸性。     

X65MS耐酸性埋弧焊管的研制

采用低C、低Mn、微合金化设计和洁净化冶炼、控轧控冷工艺制造的X65MS耐酸性热轧卷板．通过优化焊接工艺参数、采用耐酸性焊接材料、控制焊接热输入、控制钢管成型残余应力等,开发出了X65MS耐酸性埋弧焊管,并对焊管管体和焊缝组织性能进行了研究。研究结果表明,焊管管体的屈服强度为460～465MPa,抗拉强度为555～565MPa,焊缝抗拉强度为605-610MPa,管体和焊缝的硬度均小于250HV10,0℃下母材冲击功大于230J,焊缝冲击功大于130J;按照NACE-0284标准进行HIC测试,母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）和裂纹厚度率（CTR）均为零;按照NACE-0177标准进行SSCC测试,采用A溶液,在72％,80％和90％三种载荷下．均未出现断裂,管材表现出良好的力学性能和耐酸性。     

用于集输管线的0.5Cr 钢在模拟塔里木油田环境中的H2S/CO2 腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和四点弯曲实验,参照NACE 0177-2005标准研究了用于集输管线的0.5Cr 钢在模拟塔里木油田腐蚀环境中的H₂S/CO₂腐蚀行为。结果表明,0.5Cr 钢在CO₂腐蚀环境中具有极高的均匀腐蚀速率,H₂S腐蚀性气体的存在显著降低了材料的均匀腐蚀速率。在CO₂分压为2MPa、H₂S分压为0.5MPa 时,腐蚀速率仅为0.1523 mm/a,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力。在H₂S和CO₂共存的环境条件下,0.5Cr 钢表面的腐蚀产物为FeS,未出现CO₂腐蚀产物成分FeCO₃。在该模拟条件下,H₂S的腐蚀占主导作用。同时模拟油田工况条件的抗H₂S应力腐蚀开裂实验表明,0.5Cr 钢具有良好的抗H₂S应力腐蚀开裂能力。