回火温度对2Cr13不锈钢应力腐蚀开裂和力学滞后的影响

采用慢应变试验法(SSRT)测试了2Cr13不锈钢在1020℃淬火及不同回火温度条件下的应力腐蚀开裂(SCC)特性,并利用电阻应变计传感器设计原理,测试了回火温度对2Cr13钢力学滞后的影响。结果表明,在270~420℃回火区间,随着回火温度升高,2Cr13钢强度略有增加,滞后略微减小,而应力腐蚀抗力则显著降低。分析认为,在试验温度区间,随温度升高,回火温度接近2Cr13钢敏化和第一类回火脆性温度,加之二次硬化效应,使得该材料应力腐蚀抗力随回火温度升高而显著降低;2Cr13钢力学滞后和其强度及亚结构有关,滞后误差随着材料强度增加而减少。     

热处理工艺对超级13Cr不锈钢在饱和CO2油田地层水中腐蚀行为影响

采用金相显微镜、XRD、电化学实验和慢应变速率拉伸等实验方法,研究了不同热处理工艺对超级13Cr不锈钢在饱和CO₂油田地层水中腐蚀行为的影响。结果表明,超级13Cr不锈钢经620 ℃回火处理后产生逆变奥氏体,二次回火处理会增加材料中逆变奥氏体的含量。不同热处理工艺下的超级13Cr不锈钢在饱和CO₂的油田地层水溶液中的极化曲线均存在明显钝化区间。与供货态相比,回火工艺使超级 13Cr 不锈钢耐蚀性下降,但二次回火能够提高材料的耐蚀性。超级 13Cr耐蚀性与逆变奥氏体含量有关。淬火试样应力腐蚀开裂(SCC) 敏感性最高。淬火试样、550 和 690 ℃回火试样的 SCC 机制为氢致开裂。620 ℃回火及二次回火试样因逆变奥氏体的存在,SCC敏感性降低,其开裂机制为混合断裂机制。     

3Cr钢和13Cr钢在高矿化度CO2环境中的腐蚀行为

为了预测油井管钢在高矿化度、含CO2的储层环境中可能发生的腐蚀,为该储层推荐在开发周期内安全经济的材质,采用高温高压反应釜研究了3Cr钢和13Cr钢在模拟储层环境中的腐蚀行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)分析了3Cr钢和13Cr钢的腐蚀产物膜特征.从腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌、横截面腐蚀试样形貌和腐蚀产物化学成分方面探讨了3Cr钢和13Cr钢在CO2环境中的腐蚀特征随温度和含水率的变化规律及反应时间对其的影响.结果表明,3Cr钢在CO2分压为0.2 MPa,Cl-含量139 552mg/L的环境中会发生极严重腐蚀,且试样表面产物膜在微观上分布不均匀,存在局部不完整;13Cr钢发生轻度腐蚀,在所测试样中未观测到点蚀,即3Cr钢不适用于该高矿化度CO2环境而13Cr钢能够满足要求.     

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。     

激光热处理对1Cr13井口用钢抗硫化物应力腐蚀性能的影响

对1Cr13井口用钢进行了表面激光热处理,通过慢应变速率拉伸试验研究了激光热处理对1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀敏感性的影响,运用X射线衍射仪对比分析了激光热处理前后1Cr13井口用钢试件的残余应力及残留奥氏体,用扫描电镜和能谱分析仪研究了激光热处理前后其断口形貌和腐蚀产物的化学成分组成,分析了激光热处理对1Cr13井口用钢H2S应力腐蚀开裂的影响机理。结果表明:原始状态1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中为脆性断裂,激光热处理后断口由脆性向韧性转变;激光热处理后应力腐蚀敏感性指数由75%下降至69.4%,材料的屈服极限和强度极限有较大的提升。激光热处理后表层残留奥氏体含量增加,晶粒细化以及残余应力由处理前的拉应力变为处理后的压应力是抗应力腐蚀性能提高的主要机制。     

添加V对2Cr13钢抗应力腐蚀开裂和弹性蠕变性能的影响

在2Cr13不锈钢中加入了0.12%(质量分数,%)的V,采用慢应变速率试验(SSRT)测试了V元素对2Cr13钢抗应力腐蚀开裂的影响,并用电阻应变式称重传感器分析了添加V前后2Cr13钢的弹性蠕变性能。结果表明,V加入2Cr13不锈钢可以细化晶粒,提高2Cr13钢的抗应力腐蚀性能和弹性蠕变性能。     

油管钢在饱和CO2模拟油田液中的腐蚀行为研究

用失重法研究在高温高压下13Cr钢在模拟油田液中的腐蚀行为.结果表明,13Cr钢的腐蚀速率在20 MPa、110℃时达到最大值.且Clˉ浓度对13Cr钢的腐蚀速率存在一定影响.     

含铬油套管钢材在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀规律

目的 研究不同含铬材质钢在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀行为，优化深井油套管抗腐蚀设计方案。方法 以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验，采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)，揭示4种含铬材质钢在不同腐蚀环境中的腐蚀速率、腐蚀产物膜及应力腐蚀开裂特征，并建立高CO2与微量H2S共存环境下油套管防腐选材优化设计方法。结果 在高分压比条件下均发生了由CO2主导的腐蚀反应，腐蚀产物以FeCO3为主，加入微量H2S后低Cr材质产物膜的附着力较低，出现了疏松脱落现象，FeS优先成膜，含铬钢表面的腐蚀产物膜呈现“富铬”现象，膜的保护性能得到改善。3种腐蚀环境中3Cr钢对应的腐蚀速率分别为1.965 3、1.736 1、1.159 2 mm/a，均处于极严重程度，且表面出现了局部沟槽;9Cr钢的产物膜轻微覆盖，腐蚀较轻，13Cr和S13Cr基本无产物膜覆盖，未发生腐蚀。9Cr、13Cr和S13Cr在加载90%的屈服应力时均未发生应力腐蚀开裂，应力腐蚀敏感性较低。结论 含铬钢具有良好的抗腐蚀性能，基于腐蚀环境特点提出了井筒分段防腐选材设计方案“9Cr+13Cr+超级13Cr”，有效降低了防腐成本，研究结果对CO2和微量H2S共存环境中含Cr钢腐蚀特征和优化选材提供了理论依据。     

Cr-Mo-V系高强度钢的应力腐蚀开裂行为

用改进的WOL型试样研究了Cr-Mo-V系高强度钢在3．5％NaCl水溶液中的应力腐蚀断裂行为,并与常用的42CrMo钢进行了对比。结果表明,回火温度对实验钢的应力腐蚀开裂行为有显著影响。当回火温度较低时,Cr-Mo-V钢的KISCC较低,且随回火温度的升高缓慢提高,断裂方式主要为沿晶断裂;当回火温度超过约873K后,KISCC显著提高,断口中穿晶断裂所占的比例明显增加,断裂方式逐渐转变为穿晶型断裂为主。在相同的强度水平下,Cr-Mo-V钢的KISCC高于42CrMo钢,且在低强度水平下二者差别较大。对42CrMo钢,KISCC随屈服强度升高呈指数下降。但对Cr-Mo—v钢,则并非如此,即在强度保持不变（Rp0.2=1410—1440MPa）的条件下,KISCC随回火温度升高而明显提高。Cr-Mo—V钢和42CrMo钢的KISCC均随回火温度的升高呈指数关系增加。     

2Crl3钢疲劳极限与断裂性能研究

通过对2Cr13钢进行断裂韧性试验和疲劳试验,比较了2Cr13钢调质处理时在两种不同回火温度下的疲劳极限与断裂性能.结果表明,与970℃淬火+710℃回火工艺相比,2Cr13钢在970℃淬火+640℃回火后的强度和疲劳极限提高,塑性和断裂韧性降低.