特殊螺纹油管与套管的上扣扭矩构成与密封性能研究

通过大量上卸扣试验与气密封试验,研究了影响特殊螺纹上扣扭矩构成及其各部分比例与总上扣扭矩比值的因素;研究了上扣扭矩构成对特殊螺纹密封完整性及结构完整性的影响。结果表明:螺纹螺距、锥度、中径、紧密距偏差以及螺纹粘着磨损等因素明显影响上扣扭矩构成及其各部分比例,而较低的台肩扭矩与总上扣扭矩比值将明显降低拉伸载荷下的螺纹密封完整性,以及腐蚀介质存在时的螺纹结构完整性。提出了上扣扭矩构成及其各部分比例与特殊螺纹油套管的制造质量及螺纹连接质量的相关性,提出用上扣扭矩构成及其各部分比例作为评判特殊螺纹完整性的快速有效方法,用上卸扣试验及复合载荷密封性试验的方法确定特殊螺纹的最佳上扣扭矩及其各部分的构成比例。

注水井K1型涂层油管腐蚀行为研究

某油田注水区块的内涂层防腐油管在油井下部发生严重腐蚀失效。为分析K1型涂层失效原因,取不同井深服役的内涂层防腐注水井油管,通过金相分析、腐蚀形貌观察,并结合能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法对取样油管进行了分析,确定了内涂层油管发生腐蚀的原因。结果表明,K1型涂层的抗热老化性能差是导致注水井油管涂层起泡和剥落失效的主要原因,进而使油管发生腐蚀失效。

加强团队建设 推进战略引领 打造国际一流研究院

人才是科技发展的第一资源,创新是科研院所的生命力,战略是将人力资源和其他重要创新资源整合的关键。回顾过去,管研院在集团公司战略引领下取得了一系列重要成就,展望未来,只要我们继续紧紧围绕集团公司和石油管行业技术发展的需求开展创新,坚持实施四大战略,切实做好队伍建设和创新能力提升,就一定能够在建设国际一流研究院的实践中取得新的进展。

管道大范围屈服断裂评估的研究现状与进展

高强度、高韧性管材的大量应用,提出管道大范围屈服断裂问题.针对现有的断裂力学方法应用于管道大范围屈服断裂评估的局限性,分别从双参数断裂力学、基于约束校正的断裂韧性测试、基于应变的断裂评估和基于应变的失效评估图4个方面详细地介绍了管道大范围屈服断裂评估的研究现状.指出目前基于约束校正的管道断裂韧性测试的主要方法是SENT试件方法和表观断裂韧性方法,评述了基于SENT试件约束校正的断裂评估研究现状及存在的问题.阐述了基于应变断裂评估的基本原理,并从驱动力方程和CTOD失效准则两方面介绍了基于应变的断裂评估方法的研究工作成果.最后提出了需要进一步研究的问题.

L415M钢级感应加热弯管过渡区管体的组织性能研究

对L415M感应加热弯管的过渡区管体组织和性能进行了研究。结果表明:弯管过渡区组织以多边形铁素体为主,并有少量珠光体。弯管过渡区管体的组织导致其屈服强度、抗拉强度和硬度都低于弯曲段。由于弯管过渡区组织的变化,它的硬度值出现很高的分散。过渡区管体组织中的粒状贝氏体的消减导致了硬度值的减小,而珠光体含量的增多又使硬度值增大,最终形成硬度值在过渡区先减小后增大。

某井N80-Q油管粘扣及脱扣的分析

对Φ73.02mm×5.51mm N80-Q外加厚油管发生的粘扣及脱扣事故进行了现场调查,对粘扣及脱扣样品进行宏观分析;对该批油管螺纹接头加工质量进行了全面检测;对油管材质进行了理化检验;对油管上、卸扣性能和拉伸性能进行了系统试验。分析认为,油管螺纹加工质量和材质符合标准要求,粘扣是由不符合规范的操作所引起的,脱扣是由于粘扣后接头连接强度降低所致。

基于数字图像技术的高频电阻焊状态监测

为实现对高频电阻焊焊接过程的在线实时监测,通过对焊接现象、焊接缺陷及其成因的分析,提出了一种基于高速CCD成像和数字图像处理的焊接过程自动化监测方法.该方法利用架设在焊接区域上部的高速CCD相机获取焊接区的数字图像,通过对焊接区图像的特征加热面积、V型开口角大小、焊接熔合点位置、加热区对称度等多个参数的提取和测量,获取焊接区的多特征参数,然后将这些参数进行数据融合,得到当前的焊接状态.在图像处理中应用了基于非平衡R-G-B填充的抗干扰分割算法、基于直线拟合的V型角开口角大小及角分线检测算法,设计了面积对称度评价函数及基于BP神经网络的多特征融合模型.通过现场实验发现:文中方法能够有效监测焊接区的状态,有利于焊接质量控制.

输气管道试压技术的发展现状

输气管道试压是对管道施工质量、管材性能及管道整体质量的一次综合检验,也是投产前对管道系统能否在设计压力下安全运行的最后一次检验。因此,基于管道试压在管道工程建设和运行中的重要意义,从试压介质、试压管段划分和强度试验压力等方面对试压工作进行了论述,并介绍了国内外输气管道试压标准在以上方面的相关规定,分析了不同标准之间的差异,通过对比指出了目前国内管道试压水平与国外的差距及今后的发展方向。

柴油加氢装置关键换热器管束腐蚀机理研究

目的明确兰州石化柴油加氢装置某换热器管束(主要材质为15Cr Mo钢和321不锈钢)的腐蚀失效原因。方法采用高温高压釜试验和模拟铵盐结晶试验研究15Cr Mo钢和321不锈钢在服役介质中的腐蚀机理。结果 15Cr Mo钢的腐蚀失效形式表现为铵盐结晶下的快速均匀腐蚀和其他部位的点蚀;而321不锈钢的腐蚀失效形式则相反,主要表现为铵盐结晶下的点蚀。结论为避免铵盐结晶引起的腐蚀穿孔,建议提高换热器出口温度到230℃以上,将换热器出口的注水工艺改为注中和缓蚀剂,在加氢反应器出口增设脱氯罐。

N80防腐油管腐蚀失效分析

某油田注水区块的镍磷镀防腐N80油管在服役108个月后发生了严重的局部腐蚀。通过腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析,确定了镍磷镀油管发生腐蚀的原因。结果表明,镍磷镀层含孔隙缺陷,镀层局部厚度太薄以及溶解氧、Ca2+、Mg2+、Cl-等腐蚀介质的作用导致内表面镀层发生了腐蚀破坏并大面积剥落,镀层剥落后,N80油管发生了严重局部腐蚀。

G105钻具材料的渗氢行为研究

采用电化学渗氢和硫化物应力腐蚀开裂实验方法,研究了G105钢的钻杆、方钻杆、转换接头的渗氢性能,以及在应力渗氢环境下的断裂行为。结果表明,不同构件G105材料的渗氢电流和氢的渗透通量有明显区别。随充氢电流增大,试样的渗氢电流和氢的渗透通量增大。在不同应力条件下,3种部件的渗氢实验表明,其断裂时间随应力的增大而缩短。

Cl^-浓度对含盐污水中10~#碳钢腐蚀行为的影响

针对兰州石化某常减压装置换热器管束(主要材质为10#碳钢)在使用过程中发生腐蚀的问题,通过浸泡试验和电化学测试,研究了壳程介质中的Cl-浓度对10#碳钢在含盐污水中腐蚀行为的影响。结果表明:弱碱性溶液中的OH-与Cl-竞争吸附,使得Cl-浓度的变化对碳钢的腐蚀速率基本没有影响,其腐蚀速率在0.145～0.185 mm/a之间。

压应力对特殊螺纹套管材料腐蚀的影响

设计模拟材料承受压应力的夹具,运用高温高压釜,试验研究不同压应力下两种套管钢材料在硫化氢、二氧化碳与氯离子共同作用下的腐蚀速率,测试压应力作用下套管钢材料的腐蚀电化学行为。结果表明:在试验介质中石油套管材料腐蚀形态为点蚀,压应力的增加对试样的腐蚀有促进作用;当压应力小于材料屈服强度的一半时,材料腐蚀不明显,当压应力大于材料拉伸屈服强度的一半以后,材料腐蚀速率快速增加;石油套管与油管特殊螺纹接头密封面及扭矩台肩压应力设计值不应超过材料屈服强度的一半。

输气管道高强度试压方法及其在X80管道上的实践

根据管道屈服强度的样本统计数据,利用概率方法,结合管道埋地时的双轴应力状态,并根据试压段高差,确定管道可接受的最高强度试压压力。基于管道弹性变形,提出考虑空气含量和水压缩性的压力-容积曲线理论表达式。在工程实践中,采用压力-容积曲线实时监控试压进程,应用霍尔元件记录泵冲程数确定管道进水量,以此获得实际压力-容积曲线。在伊宁—霍尔果斯管道工程中,根据该方法确定管道试压强度为试压段高点不低于96%SMYS,实际监测所得的压力-容积曲线与理论曲线吻合较好,管道未发生泄漏。

G105钢制钻杆腐蚀失效的原因

某φ127mm G105钢质钻杆表面在服役过程中发生了严重的局部腐蚀。通过力学性能分析、宏观及微观腐蚀形貌观察,并结合能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法研究了该钻杆腐蚀失效的原因。结果表明:钻杆管体表面发生严重了点蚀且呈条带状分布;在钻杆管体和接头的过渡区也发生了严重的点蚀;引起点蚀的主要原因是氧腐蚀、Ca2+等离子引起的垢下腐蚀;氯离子的存在加速了钻杆的局部腐蚀。

X100管线钢在应变时效中的脆化

采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在应变时效中的脆化规律进行了研究。结果表明,应变时效使实验钢X100产生脆化。随应变时效温度升高,强度和硬度增加,塑性和韧性下降。应变时效脆化形成的机理是管线钢间隙原子与位错的交互作用。

典型国产管线钢的组织和力学性能

选取国内钢厂生产的X60、X70、X80和X100管线钢,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了上述管线钢的显微组织,采用拉伸、冲击、落锤试验方法检测和统计了其力学性能。结果表明:X60管线钢为多边形铁素体和珠光体的混合组织,X70、X80、X100为粒状贝氏体和多边形铁素体为主的混合组织,部分还含有少量珠光体;X70、X80和X100管线钢的综合力学性能明显优于X60管线钢,X70、X80和X100管线钢的强度依次增加而各级管线钢在-20℃冲击韧性的分布范围并未发生大幅变化;粒状贝氏体比珠光体-铁素体具有更优越的强韧化机制是促使X70、X80和X100管线钢获得更佳综合力学性能的重要原因。

临界区加速冷却对X100管线钢组织性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,对X100管线钢在(α+γ)临界区加速冷却工艺下组织性能的变化规律进行研究。结果表明,通过临界区的加速冷却方法,可使X100获得(B+F)双相组织。这种双相组织使得X100管线钢具有连续屈服的能力,表现为高的初始应变硬化倾向和大的均匀变形能力。在初始加速冷却温度为830～850℃时的加速冷却,使得X100具有高的强度、塑性、形变强化指数、韧性和低的屈强比,表现出了优良的强韧水平。此时形成的以细小的贝氏体为主,辅以少量细小、高密度位错的铁素体的组织结构赋予了材料高的强韧特性。研究还表明,随初始加速冷却温度降低,铁素体体积分数增加,引起材料强度的降低和形变强化指数的增加。

9Ni钢焊接接头的力学性能与失效评定曲线

通过试验获得9Ni钢焊接接头、母材和焊缝在室温20℃和低温-158℃下的拉伸和断裂性能,对比分析了温度对性能的影响;建立了母材和焊缝的近似R6选择2失效评定曲线(FAC)以及9Ni钢焊接接头的FAC,并进行了对比。结果表明:低温下母材的拉伸和断裂性能以及接头和焊缝的拉伸性能均高于室温下,焊缝的断裂韧度几乎不随温度改变;不同温度下焊缝的屈服强度和断裂韧度均低于母材,焊缝是9Ni钢焊接接头的薄弱区域。由室温拉伸性能构建的近似选择2 FAC包络面积均略小于采用低温拉伸性能构建的FAC,故可用室温拉伸性能构建近似选择2 FAC对9Ni钢焊接接头进行安全评定;分段选取室温下母材和焊缝的近似选择2 FAC构建的焊接接头FAC能最保守地对低温9Ni钢含缺陷结构进行安全评定。

HFW焊缝结构参数对其冲击性能的影响

研究了X60钢级φ508mm×9.5mmHFW钢管焊缝的腰鼓形（热影响区）宽度（h）、熔合线宽度（f）、流线角（α）等结构参数对其冲击性能的影响,并对焊缝结构参数的主要影响因素进行了分析。结果表明：h、f、α与HFW焊缝冲击吸收功AKV间近似呈正态分布关系,较高或较低的h、f、α值所对应的AKV值也较小;;f与α间呈线性关系,较大的f值对应着较小的α值;;对于所取试样,其腰鼓形中心宽度hn值为管壁厚的1/5～1/3;;熔合线中心宽度fn为0.08～0.20mm;;α值在50°～70°之间时,可得到较好的韧性。