Cl-浓度对油井管用钢湿H2S腐蚀行为的影响

对油井管用钢进行了湿H2S环境中4种Cl-浓度应力环试验.结果表明:断裂试样的表面形貌可分为4部分,断口裂纹源、裂纹扩展区、瞬断区和滑移带.油井管用钢的断裂机理符合滑移-溶解-断裂理论.Cr和V在金属表面富集,形成的腐蚀产物膜起到了保护作用.在湿硫化氢环境中腐蚀溶液中Cl-浓度达到0.850 mol/L时,油井管用钢腐蚀最严重.     

X65管线钢焊接接头H2S应力腐蚀研究及其有限元数值分析

在X65管线钢H2S应力腐蚀试验的基础上，建立了三维弹塑性有限元模型．通过三维弹塑性有限元的数值分析，得到了裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征．通过对X65管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响其应力腐蚀影响因素提供了实验依据．并根据楔形张开加载恒位移试样得出了X65管线钢焊接接头的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率，其应力腐蚀试验结果在有限元数值分析中得到了验证。     

夹杂物对套管抗硫化氢应力腐蚀性能的影响

对套管硫化氢应力腐蚀A法试验的早期断裂试样进行了分析.结果表明：B类条形氧化铝类夹杂物可引起硫化氢应力腐蚀A法试验早期断裂失效;表面及内部B类夹杂物形成的鱼眼型白点,均可成为裂纹源;D类球形氧化物夹杂作为裂纹源可引起硫化氢应力腐蚀A法试验断裂失效;改进炼钢工艺,采取各种措施减少夹杂物数量是提高抗硫套管硫化氢应力腐蚀A法试验通过率的重要途径之一.     

SPV50Q钢的应力腐蚀开裂实验研究

基于线弹性断裂力学的方法,以SPV50Q钢材为研究对象,选用不同部位的M-WOL楔形张开加载预裂纹试样,对其在不同硫化氢体积分数及不同状态条件下的应力腐蚀开裂性能进行研究。测定出应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt和应力腐蚀开裂临界强度因子K_(ISCC)。结果表明:随着硫化氢体积分数的减小,SPV50Q钢的应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt降低,应力腐蚀临界应力强度因子K_(ISCC)增大。对SPV50Q钢进行热处理后在一定程度上能降低裂纹扩展速率da/dt,同时可提高硫化氢环境下的抗应力腐蚀开裂能力。     

H2S 分压对 13Cr 不锈钢在 CO2注气井环空环境中应力腐蚀行为的影响简

利用高压下的电化学实验及U型弯浸泡实验结合微观分析手段,研究了13Cr不锈钢在不同H2S分压下CO2注气井环空环境模拟液中的电化学特征及应力腐蚀规律。结果表明:油套管钢的刺漏现象以及环境中硫酸盐还原菌的存在使得环空环境成为复杂的高压H2S-CO2-Cl-环境,13Cr不锈钢在该种环境下具有明显的应力腐蚀敏感性。随着H2S分压的升高,13Cr不锈钢击破电位下降,应力腐蚀敏感性增强,这主要因为H2S分压的增大对不锈钢表面膜(钝化膜及腐蚀产物膜)的破坏作用加强。当H2S分压达到0.20 MPa时,13Cr不锈钢发生明显的应力腐蚀,断口表现为由沿晶应力腐蚀裂纹(IGSCC)和穿晶应力腐蚀裂纹(TGSCC)组成的混合断口,应力腐蚀受阳极溶解和氢致开裂共同控制。     

抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂敏感性研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,研究抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂(SSC)敏感性.结果表明,随着温度和H2S/CO2分压的升高,P110SS的腐蚀速率先降低后升高,而在相当于井中部工况的环境中,钢的腐蚀速率最低,腐蚀产物膜明显脱落.在高含H2S/CO2环境中,采用四点弯曲法加载达到P110SS屈服强度的90%时,试样表面未发现裂纹,表明SSC敏感性比较低.     

油层套管射孔开裂的断裂力学模型

对油层套管在射孔作业时的受力状态进行了分析，用简化的断裂力学模型来描述复杂的射孔开裂问题，即：射孔开裂是由于射孔局部冲击力产生的孔眼尺寸的穿透裂纹在内压力产生的应力作用下沿轴向产生脆性扩展，可以通过测量射孔后管壁的横向流变应力和孔眼的实际最大尺寸来计算套管在射孔过程中不开裂的断裂韧性指标K1c。理论分析表明，应力强度因子作为射孔开裂判据，具有明确的物理意义和严密的理论依据，更能揭示射孔开裂的物理本质。     

硫化氢环境中17-4PH钢抗氢致开裂与应力腐蚀开裂性能

根据美国NACE标准研究了17-4PH钢在酸性H2S水溶液中的抗氢致开裂(HIC)和应力腐蚀开裂(SCC)的性能,利用光学显微镜及扫描电镜(SEM)观察了裂纹及组织形貌,并结合理论分析了材料的氢致开裂与应力腐蚀开裂行为。结果表明:17-4PH钢在标准NACE试验溶液中会产生氢致裂纹,试样内部微裂纹主要在晶界、夹杂等缺陷处成核并扩展;标准C型环试样在0.8σs的恒应力作用下,浸泡于饱和硫化氢溶液中,720h内3组试样均发生断裂,表明其SCC敏感性较大,试样的宏观裂纹由边缘向内部扩展;扫描电镜结果显示,SCC断口有明显的脆性断裂(解理断口)特征,应力腐蚀开裂是由HIC引起,且裂纹扩展形式多为穿晶型。     

B101连续油管应力腐蚀开裂行为分析

研究了连续油管的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为.利用扫描电镜(SEM)观察了断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了断口元素组成,从环境因素、材料组织、化学成分等方面分析了断裂机理.结果表明,母材对应力腐蚀不敏感,焊缝是应力腐蚀的薄弱区域.焊缝断裂可分为裂纹孕育期、裂纹发展期、裂纹快速增长期、完全破坏期.应力在72...     

丙烯腈装置中反应气体冷却器用热电偶套管的泄漏原因

某丙烯腈装置反应气体冷却器热电偶套管在使用过程中发生泄漏。采用宏观观察、化学成分分析、显微组织观察、显微硬度测试、扫描电镜和能谱分析等方法,分析了该热电偶套管泄漏的原因。结果表明：该热电偶套管的开裂形式为应力腐蚀开裂,其泄漏的主要原因是套管热影响区和母材区的表面状态和显微组织差异产生应力,在硫化氢和氯化物共存的环境中,在热影响区优先形成应力腐蚀裂纹,裂纹沿着晶界向母材扩展,从而在套管与法兰凸台的焊缝连接处发生开裂,最终导致热电偶套管在使用过程中发生泄漏。     

酸性油田管线管用无缝钢管抗腐蚀性能分析

介绍对最小名义屈服强度为450 MPa(65 kpsi)的抗硫化氢应力腐蚀管线管采用四点弯曲方法制备SSC试样,进行抗H2S应力腐蚀评价,超声波探伤、冲击性能试验和金相分析的试验过程。评价试验结果显示,该抗硫化氢腐蚀管线管SSC试样通过超声波探伤未发现裂纹及开裂。评价试验试样未有明显的性能降低,内部未有氢致裂纹,具有很好的抗氢渗入能力。试样表面状态局部的微腐蚀,为表面的均匀腐蚀,腐蚀产物为FeS。管线管组织均匀、晶粒度细小,能阻止氢的进一步扩展,对材料的抗硫化氢腐蚀性能有着重要的影响。     

油套管和管线管抗硫化氢腐蚀性能与夹杂物的关系

研究了油套管和管线管抗硫化氢腐蚀性能与夹杂物的关系。结果表明:大型B类夹杂物作为裂纹源可引起硫化物应力腐蚀(SSC)A法试验试样早期断裂,表面和内部夹杂物形成的"鱼眼"白点均可能成为裂纹源;夹杂物在D法双悬臂梁(DCB)试验断口上形成"鱼眼",降低了临界应力强度因子KISSC;无应力渗氢后拉伸断口上可见夹杂物形成的"鱼眼"。氢致开裂试验中,A、B、D类夹杂物均可形成氢鼓泡,氢鼓泡大小与夹杂的大小和聚集程度有关。     

高强钢螺桩应力腐蚀断裂研究

对超高强钢螺桩的大批量断裂事故进行了断日分析,确认是水介质或БФ—2~(**)胶中的应力腐蚀断裂。测量了几种高强钢在不同热处理条件下的K_(ISCC)和da/dt(平台值)。应用断裂力学对带裂纹螺桩断裂的可能性进行了定量分析, 测量了缺口形成应力腐蚀裂纹的临界应力场强度因子K_(ISCC)。利用不同曲率的缺口试样详细研究了缺口形成应力腐蚀裂纹的规律。由此也可估算无预裂纹的螺桩产生应力腐蚀断裂的力学条件。     

低合金超高强度钢应力腐蚀滞后断裂性能研究

研究了高真空冶炼32Si2MnCrMoV超高强钢的应力腐蚀滞后断裂性能。随着强度的提高,其抗应力腐蚀性能下降,这是由于强度增加、裂纹前沿三轴张应力增大,该微小区域易达到应力腐蚀开裂的临界氢原子浓度而造成脆化。在该钢的回火脆性区应力腐蚀界限强度因子K_(ISCC)同样降低。真空冶炼提高了该钢的纯净度,改善韧性和提高抗应力腐蚀性能。在等强度下与电渣钢相比,K_(ISCC)值可提高26％,应力腐蚀亚临界裂纹扩展速率降低60％。     

CNG气瓶在不同H2S浓度中的临界裂纹尺寸

对3种不同的压缩天然气气瓶用钢4130X、30CrMo材料,在两种H2S环境溶液(高浓度2000×10-6和中等浓度200×10-6)中,采用改进型WOL试样,在测定材料室温K1C的基础上,用螺栓加载法,对22个试样测定了H2S环境下(室温)的临界应力强度因子KISCC.由此确定了不同材料在不同环境溶液中的临界裂纹尺寸,得到了气瓶工作压力及等效应力与临界裂纹尺寸的关系曲线.结果表明几种材料的K1C值均较高,正常环境中都表现了良好的断裂韧性,但在H2S环境中,KISCC仅为K1C值的20%～40%.对于同样的4130X气瓶用钢,不同的供货来源,其KISCC值相差约30%,临界裂纹尺寸相差约80%.     

CNG气瓶在不同H2S浓度中的临界裂纹尺寸

对3种不同的压缩天然气气瓶用钢4130X、30CrMo材料,在两种H2S环境溶液(高浓度2000×10-6和中等浓度200×10-6)中,采用改进型WOL试样,在测定材料室温K1C的基础上,用螺栓加载法,对22个试样测定了H2S环境下(室温)的临界应力强度因子KISCC.由此确定了不同材料在不同环境溶液中的临界裂纹尺寸,得到了气瓶工作压力及等效应力与临界裂纹尺寸的关系曲线.结果表明:几种材料的K1C值均较高,正常环境中都表现了良好的断裂韧性,但在H2S环境中,KISCC仅为K1C值的20%~40%.对于同样的4130X气瓶用钢,不同的供货来源,其KISCC值相差约30%,临界裂纹尺寸相差约80%.     

理想弹塑性材料Ⅱ型平面应力裂纹线场极坐标解

以平衡方程、Mises屈服条件为基本方程,推导了理想弹塑性材料Ⅱ型平面应力裂纹线场弹塑性极坐标幂级数形式解和弹塑性边界(塑性区范围)。在极坐标系下,以弹塑性边界上应力满足连续条件直接进行匹配,不需要进行坐标变换补充匹配方程,简化了匹配过程。通过对裂纹线上塑性区长度的比较分析表明,应力强度因子断裂理论求解得到的塑性区范围只适用于应力荷载较小的情况,随着应力荷载的增大,精度降低。     

P110SS钢在H2S和CO2环境中的腐蚀特征

利用高温高压哈氏合金反应釜对P110SS油套管钢在不同H2S和CO2环境下的腐蚀行为进行了实验。研究了H2S和CO2分压对P110SS油套管钢腐蚀规律的影响,利用SEM、EDS、XRD等方法分析了腐蚀试样的微观形貌与结构特征,发现P110SS在较低温度条件下,H2S浓度非常低时,腐蚀特征与单纯CO2腐蚀规律相似,腐蚀速率比较高。在相同的H2S分压条件下,随CO2浓度增加,腐蚀速率依次增加。通过应力腐蚀开裂试验表明,P110SS在高温205℃条件下应力腐蚀开裂敏感较小。     

煤层气井用抽油杆腐蚀疲劳寿命的影响因素

通过显微组织分析、断口分析、有限元模拟分析、疲劳裂纹扩展速率测试和应力腐蚀试验研究制造因素、结构因素和材料强塑性对抽油杆腐蚀疲劳抗力的影响。结果表明,制造环节易导致抽油杆钢表面氧化脱碳以及镦粗段偏斜从而对抽油杆腐蚀疲劳寿命产生不利影响;抽油杆结构导致抽油杆镦粗段及前沿存在应力集中,且最大应力总是出现在杆体表面。表面氧化脱碳与应力集中的耦合作用使得抽油杆在腐蚀环境中快速诱发疲劳裂纹;在腐蚀环境中,提高抽油杆强度会导致疲劳裂纹扩展速率的增加,并且高强度抽油杆的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线上会出现应力腐蚀平台;降低抽油杆的强度,提高抽油杆的韧性可以有效降低抽油杆在H_2S环境里的应力腐蚀开裂敏感性。     

新型超高强度钢Cr12Ni4Mo2Co14在酸性环境中的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸实验研究了一种新型超高强度钢在酸性环境中Cl~-和H对应力腐蚀行为的交互作用,并采用SEM观察了试样断口形貌.结果表明,Cl~-显著提高Cr12Ni4Mo2Co14钢的应力腐蚀敏感性,实验条件下临界Cl~-浓度[Cl~-]c为0.15%左右.当Cl~-浓度高于[Cl~-]c时,Cl~-引发严重的点蚀,应力腐蚀裂纹起源于点蚀坑处.Cr12Ni4Mo2Co14钢在含Cl~-溶液中的断裂机理可以用"滑移-膜破裂"机制进行解释.充氢后的Cr12Ni4Mo2Co14钢发生氢致开裂,断口上出现二次裂纹.临界充氢电流密度i_([H]c)为10 m A/cm~2(溶液p H=5,充氢时间为30 min).当充氢电流密度大于i_([H]c)时,Cr12Ni4Mo2Co14的强度损失和塑性损失趋于最大值.溶液中的Cl~-浓度和材料中的H有复杂的交互作用,并非简单的加和作用.