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無縫管材料的抗氫致裂紋

2021/9/22 11:48:32        1729

  無縫(feng)管(guan)(guan)(guan)線(xian)管(guan)(guan)(guan)主要用于井口附近(jin)輸送高壓油氣。隨著硫(liu)化氫腐蝕問題的(de)(de)(de)日(ri)益嚴重，抗硫(liu)無縫(feng)管(guan)(guan)(guan)線(xian)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)研制迫在眉(mei)睫，而抗硫(liu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)好(hao)壞是關(guan)鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)介質與(yu)材料因素，認為Cu、Ni的(de)(de)(de)加入(ru)可以提高無縫(feng)管(guan)(guan)(guan)線(xian)管(guan)(guan)(guan)材料的(de)(de)(de)HIC性(xing)(xing)能(neng)(neng)，降低鋼中的(de)(de)(de)S含量(liang)，經(jing)噴硅(gui)鈣粉處理(li)還可降低氫鼓(gu)泡的(de)(de)(de)敏感性(xing)(xing)。

        隨著(zhu)石油和天然(ran)氣開采(cai)的(de)日(ri)益深入，開采(cai)條件復雜且處于含硫環境的(de)油氣井越來越多，硫化氫腐蝕問(wen)題非常尖(jian)銳。近年來，國內外對(dui)抗硫無(wu)縫(feng)(feng)管(guan)線管(guan)的(de)需(xu)求不斷增加。無(wu)縫(feng)(feng)管(guan)線管(guan)主要用于井口(kou)附近輸送高壓油氣，是采(cai)用無(wu)縫(feng)(feng)管(guan)生產方式制(zhi)造(zao)的(de)沒有焊縫(feng)(feng)的(de)鋼管(guan)。本文(wen)擬(ni)對(dui)抗硫無(wu)縫(feng)(feng)管(guan)線管(guan)的(de)研制(zhi)作一討論(lun)。

1 試驗方法
        根據(ju)ISO3183標準，采用浸(jin)入法，在實驗室冶煉7爐1 t鋼(gang)錠，經過鍛(duan)造、穿孔、頂管及張減(jian)制造成管，在鋼(gang)管上截取(qu)20 mm×100 mm×5 mm板厚(hou)或管厚(hou)試樣，將其浸(jin)入按標準規定(ding)配(pei)置的溶液中(zhong)，96 h后取(qu)出并垂直軋向取(qu)截面，用金相法計算(suan)3個(ge)參量（裂紋(wen)(wen)長度(du)率CLR、裂紋(wen)(wen)厚(hou)度(du)率CTR、開裂敏(min)感率CSR），以此來比較(jiao)抗氫致(zhi)裂紋(wen)(wen)（HIC）敏(min)感性。

2 影(ying)響HIC性(xing)能的因素

2.1 介質因(yin)素

1） pH值。大量的研究結果表明(ming)，在(zai)pH為1～6的范圍(wei)內，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低，當pH＞6時，則不發生(sheng)氫鼓泡［1］。
2） H2S濃(nong)度。硫化(hua)氫的濃(nong)度愈高，則(ze)氫鼓泡的敏感(gan)性愈大。
3） 氯離子。在pH 值為(wei)3.5～4.5 的(de)范圍內，Cl-的(de)存在，使腐(fu)蝕(shi)速度增(zeng)加(jia)，氫鼓泡的(de)敏感性增(zeng)加(jia)。
4） 溫度(du)。25℃時CLR，氫(qing)鼓(gu)泡(pao)的(de)敏(min)感性。低于(yu)25℃時，升溫使腐蝕反(fan)應(ying)及氫(qing)擴散速度(du)加快(kuai)，從(cong)而(er)(er)氫(qing)鼓(gu)泡(pao)的(de)敏(min)感性增加。而(er)(er)高于(yu)25℃以后(hou)，由于(yu)H2S濃(nong)度(du)的(de)下(xia)降，反(fan)而(er)(er)使氫(qing)鼓(gu)泡(pao)的(de)敏(min)感性下(xia)降。
5） 時間(jian)。試(shi)驗采用96 h作為對(dui)比(bi)，一般情(qing)況(kuang)下隨試(shi)驗時間(jian)的(de)增加，腐蝕程度(du)趨向嚴重。

2.2 材料因素

2.2.1 化學成分的(de)影(ying)響(xiang)
在實(shi)驗室冶煉了一輪(lun)根據不同級別設計的(de)(de)鋼種(zhong)，具體成分見表(biao)1，并(bing)對其進行HIC浸(jin)泡(pao)(pao)試驗。從浸(jin)泡(pao)(pao)后的(de)(de)試樣表(biao)面(mian)觀察，B2、B6、B7的(de)(de)鼓泡(pao)(pao)面(mian)積明顯多于B9、B10，裂紋敏(min)感(gan)性指標結(jie)果(guo)見表(biao)2。從表(biao)2 可看出(chu)，B2、B6、B7 的(de)(de)抗(kang)HIC 性能明顯劣于B9、B10。表(biao)1 中B2、B6、B7 鋼種(zhong)不含Cu、Ni，而(er)B9、B10 鋼種(zhong)則含有(you)Cu、Ni。由此可見，Cu、Ni 的(de)(de)加入，使腐蝕(shi)產物在鋼的(de)(de)表(biao)面(mian)形成了保(bao)護膜(mo)，抑制了表(biao)面(mian)的(de)(de)腐蝕(shi)反(fan)應，從而(er)降(jiang)低(di)氫的(de)(de)逸出(chu)，減少了氫從環境(jing)中進入鋼的(de)(de)基體，降(jiang)低(di)氫鼓泡(pao)(pao)敏(min)感(gan)性，增加了抗(kang)HIC 的(de)(de)性能，這與Oriani 的(de)(de)研(yan)究結(jie)果(guo)［2］ 非常吻合，而(er)且Oriani 還(huan)指出(chu)只有(you)加入0.2 %的(de)(de)Ni 及大于0.2 %的(de)(de)Cu才能產生(sheng)效果(guo)。
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