35CrMo钢在酸性H_2S环境中的应力腐蚀行为与机理

通过模拟油田井下低浓度H2s的工作环境，采用电化学技术研究35CrMo钢在不同pH的H2s溶液中的腐蚀行为，通过慢应变速率拉伸试验和U形弯试样浸泡试验研究35CrMo在不同pH和温度条件下的H2S介质中的应力腐蚀开裂行为与机理。结果表明，35CrMo钢在酸性H2S环境下SCC敏感性较高，随着介质的pH降低，35CrMo钢的应力腐蚀敏感性增加，腐蚀速率加快。pH降低能够较大地促进35CrMo钢阴极过程的进行，导致腐蚀速率和充氢电流密度均相应增大，从而导致局部阳极溶解作用和氢脆作用增大。在温度为15~90℃，35CrMo钢应力腐蚀敏感性不同，35℃和90℃条件下的应力腐蚀敏感性大。在酸性H2s环境下35CrMo钢的应力腐蚀机制是以氢脆为主，阳极溶解为辅的协同机制。

H_2S分压对N80油套管钢CO_2环境下应力腐蚀开裂的影响

利用U形弯试样浸泡试验和电化学技术研究了N80钢在不同H2S分压的CO2环境下的应力腐蚀开裂(SCC)行为与机理。结果表明:N80油套管钢在CO2-H2S环境下存在一定的应力腐蚀敏感性;随H2S分压的升高,N80钢的腐蚀电流和应力腐蚀敏感性都先增大后减小,H2S分压为0.2 MPa时,应力腐蚀敏感性最大;N80钢在CO2-H2S环境下裂纹初期以沿晶开裂(IGSCC)为主,随裂纹扩展转变为沿晶开裂与穿晶开裂混合(TGSCC)的扩展模式,SCC机制为阳极溶解(AD)与氢脆(HE)协同机制。

304不锈钢在H_2S介质条件下的应力腐蚀

用电化学测试及慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法对304不锈钢在饱和H2S溶液和NACE标准溶液中的应力腐蚀行为进行研究.结果表明,Cl-能显著降低304不锈钢在饱和H2S溶液中的腐蚀电位和点蚀电位,增加点蚀倾向,并降低抗H2S应力腐蚀能力.

Inconel718合金在高含H_2S/CO_2环境下的应力腐蚀行为

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,利用CORTEST哈氏合金高压釜对高强度Inconel718合金在2.07MPa H2S分压、3.45MPa CO2分压、10%Na Cl水溶液,177℃下进行720h的应力腐蚀开裂试验。研究在此环境下合金材料的应力腐蚀敏感性,运用EPMA分析了试样被腐蚀后的微观形貌与结构特征,利用ICP分析了水样成分,对比发现了腐蚀后钝化膜表面主要是Ni S2和Cr2S3。应力腐蚀开裂试验表明,这种高强度Inconel718合金在不强于此环境下的应力腐蚀敏感性小,未发现应力腐蚀裂纹。

H_2S,CO_2酸性环境中110ksi钢P110,C110套管的应力腐蚀速率

110 ksi钢级C110,P110套管在酸性油气田环境服役过程中受到应力和腐蚀的双重作用,其腐蚀速率与静态的结果不同。如何利用室内试验结果为现场选材提供依据,目前研究尚不充分。采用挂片法、高温高压恒载荷应力腐蚀试验装置和高温高压三点弯曲应力腐蚀试验装置测试了60℃,10MPa,10%(体积分数,下同)H_2S,20%CO_2酸性环境中,P110,C110套管钢分别在自由状态、拉应力以及剪应力状态下的腐蚀速率。结果表明:在酸性环境中,套管钢承受应力作用时会发生应变老化,腐蚀速率显著增大;腐蚀作用在缺口敏感和应力集中部位尤为明显,这些特殊结构部位将形成微裂纹并持续扩展,造成套管钢力学性能和使用寿命降低。本方法适合受应力和腐蚀双重作用下管材腐蚀速率的测试。

0Cr18Ni9Ti钢焊接接头表面纳米化及接头抗H_2S应力腐蚀性能的研究

为了提高不锈钢焊接接头的组织均匀性及其抗H2 S应力腐蚀性能 ,采用超音速颗粒轰击 (SupersonicParticlesBombarding缩写为 (SSPB) )技术对 0Cr18Ni9Ti不锈钢焊接接头表面进行处理 ,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析。利用X射线应力衍射仪对纳米化后的式样进行残余应力分析 ,抗硫化氢应力腐蚀试验按照GB4 15 7- 84标准执行。结果表明 ,经超音速颗粒轰击处理可以使样品表层晶粒细化至纳米量级 ,表层晶粒尺寸平均为 10 .4nm ,而且表层组织得到均一化。试验证实抗H2

X70管线钢在湿H_2S环境中的应力腐蚀行为研究

运用均匀设计方法,通过改变H2S浓度、Cl-浓度、pH值和温度等溶液介质参数,对X70管线钢在湿H2S环境中进行慢应变速率拉伸应力腐蚀试验。研究各参数对X70管线钢应力腐蚀开裂的影响规律,通过扫描电镜分析试样断口的微观形貌,确定其应力腐蚀敏感性,并根据试验结果计算在各试验环境下的应力腐蚀敏感性指数,运用回归分析软件,建立X70管线钢应力腐蚀敏感指数与试验介质参数之间关系的交互型数学模型。

碳钢在H_2S/CO_2体系中的应力腐蚀开裂机理

应力腐蚀开裂是含H2S/CO2天然气输送管线腐蚀破坏的主要形式,探究其开裂机理有利于实施有效的防护,目前相关研究尚不够深入。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表面分析技术对U形环X52钢试样在H2S/CO2介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为进行了研究,并分析探讨了其发生SCC的机理。结果表明:X52钢的脆性断裂是由于在腐蚀环境中吸收了H原子,H原子扩散并在高应力部位聚集而引起的,在H2S存在且腐蚀产物膜被破坏的情况下发生脆断的可能性会大幅提升。

饱和H_2S环境下慢应变速率对2205双相不锈钢应力腐蚀性能的影响

为了提高2205双相不锈钢在高含H_2S油气田场中的应用,研究了在饱和H_2S环境下不同应变速率对2205双相不锈钢应力腐蚀行为的影响。结果表明:在最敏感的应变速率10^(-5)~10^(-7)s^(-1)范围内,2205双相不锈钢在10^(-5)s^(-1)应变速率下应力腐蚀敏感性系数小于25%,说明材料处于安全区,没有发生应力腐蚀;在10^(-6)~10^(-7)s^(-1)应变速率范围内,应力腐蚀敏感性系数大于25%,说明材料处于危险区,有发生应力腐蚀的可能性。经SEM对慢应变速率拉伸断口形貌分析看出,即使在10^(-6)~10^(-7)s^(-1)危险区域,材料表现为脆性和韧性断裂的混合开裂方式,说明2205双相不锈钢在饱和H_2S环境下有较好的抗应力腐蚀性能。

H_2S-CO_2环境下低铬钢的硫化物应力腐蚀开裂行为

目的评价90SS和90SS-3Cr油管钢在H_2S-CO_2环境下的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并分析其断裂机理。方法利用四点弯曲实验和慢应变速率拉伸实验,结合显微组织分析、扫描电子显微镜分析技术,研究90SS和90SS-3Cr两种钢材在H_2S-CO_2环境下的应力腐蚀开裂行为和断口形貌特征。结果 90SS-3Cr钢的显微组织中存在更多的非金属夹杂物。经过720 h四点弯曲实验后,90SS和90SS-3Cr试样表面均未出现宏观及微观裂纹,表现出良好的抗硫化物应力腐蚀开裂能力。在慢应变速率拉伸实验中,当H_2S浓度由0增加至6 mol/L时,90SS-3Cr试样的断后伸长率δ、断面收缩率φ及断裂时间t分别下降了71.6%,69.6%,61.4%,远高于90SS钢的塑性损失(分别下降2.9%,52.5%,10.3%)。断口形貌分析表明,90SS-3Cr钢在较低浓度H_2S时就由塑性断裂向脆性断裂转变。结论随着H_2S浓度的升高,90SS和90SS-3Cr钢的塑性损失增加,抗SSCC能力均下降。相比90SS钢,90SS-3Cr钢对应力腐蚀开裂更为敏感。

油气管道的H_2S应力腐蚀破裂及防护

硫化氢腐蚀广泛存在于油气开采运输、石化加工生产中 ,是造成众多事故的重要破坏形式之一。在参考大量中外有关文献的基础上 ,总结了油气管道发生H2 S应力腐蚀破裂 (SSCC)的特点 ,介绍了油气管道SSCC的机理 ,系统地总结和分析了影响管道SSCC的环境、材料和应力因素 。

国产X80管线钢的H_2S应力腐蚀开裂行为

采用三点弯曲加载法,研究了国产X80管线钢及其焊接接头的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为.结果表明,热影响区(HAZ)对应力腐蚀开裂最为敏感,主要是HAZ组织不均匀、晶粒粗大、硬度大,易引起局部腐蚀,从而导致该区SSCC敏感性高。母材的纵向和横向取样对H2S应力腐蚀不敏感,薄壁管材较厚壁管材有更好的H2S环境应力腐蚀抗力.

X80焊管H_2S环境应力腐蚀开裂行为研究

采用三点弯曲加载法和微电极扫描测试技术,研究了X80高强度级管线钢及其焊缝区的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为。测定了焊接接头的显微硬度分布,分析了显微组织结构、力学性能及抗腐蚀性能之间的相关性。研究表明,热影响区(HAZ)对应力腐蚀开裂最为敏感,母材的纵向和横向取样对应力腐蚀敏感性影响不显著,薄壁管材比厚壁管材有较好的抗H2S环境应力腐蚀性能。HAZ晶粒粗大、硬度高,局部腐蚀倾向大,由此导致该区SSCC敏感性高。

抗硫套管钢P110SS在高含H_2S/CO_2条件下的硫化物应力腐蚀破裂敏感性

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法研究了抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2条件下的硫化物应力开裂(SSC)敏感性。结果表明,在腐蚀环境中P110SS的力学性能和塑性损伤比较严重;随着温度、H2S/CO2分压升高,P110SS力学性能和塑性损伤逐渐减弱,SSC敏感性降低,温度起主导作用;SSC敏感性由高到低顺序:井口工况条件>井中部工况条件>井底工况条件;井口工况是防范SSC的重点。

湿H_2S环境下典型压力容器用钢应力腐蚀开裂门槛值的估算

针对压力容器用低合金钢在湿H2 S环境下的应力腐蚀开裂的机理 ,结合断裂力学方法推导了 16MnR、15MnNbR、0 7MnCrMoVR三种材料的氢诱发开裂的临界浓度及氢滞后断裂的临界应力场强度因子KISCC的估算表达式 ,与实验值进行了对比验证 ,并对极限浓度的概念进行了讨论。

高浓度H_2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀

高含H2S介质气井中,射孔段套管始终工作在腐蚀性环境中,必然会引起射孔套管发生严重腐蚀甚至突然断裂。结合材料学和电化学腐蚀知识,分析了含H2S腐蚀环境中射孔段套管的应力腐蚀开裂失效机理;并在此基础上,将射孔段套管看作带"尖角圆孔"型裂纹的无限大圆柱筒壳体,运用弹塑性断裂力学理论,得到了带环向和轴向尖角圆孔型裂纹的射孔段套管在H2S腐蚀环境中的应力腐蚀临界应力强度因子,据此推导出了射孔段套管硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和容许的最大尖角裂纹长度。根据弹塑性力学理论,推导出了射孔段套管在H2S腐蚀环境中工作时的环向和轴向拉应力,提出了判断射孔段套管硫化氢应力腐蚀程度和敏感性两项性能指标。为高深度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀、强度安全性、腐蚀疲劳分析和寿命估算提供理论参考和技术依据。

APIX56钢在含H2S的海洋大气中的应力腐蚀开裂

采用慢应变速率拉伸及Devnathan-Stachurski双电解池技术研究了X56钢在模拟海洋大气环境中形变及H_2S含量对其应力腐蚀开裂及氢渗透行为的影响。结果表明,在H_2S含量相同时,拉伸速率越小,试样断裂延伸率越小。在相同拉伸速率下,随着H_2S含量增大,试样断裂延伸率减小,扫描电镜微观分析(SEM)表明,其断裂特征由塑性断裂逐渐转变为脆性断裂。电化学渗氢实验表明,随着H_2S含量的增大,第一干湿循环氢渗透电流并不单调增大,H_2S对氢渗透电流的作用由H_2S的表面覆盖度和腐蚀产物膜来共同控制。从多个干湿循环来看,H_2S可增大氢渗透电流,材料的渗氢加剧,脆性增大。

压力容器用调质钢的H_2S应力腐蚀行为

用慢应变拉伸的试验方法研究了压力容器用调质钢07MnCrMoVR在H2S水溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,调质钢在H2S水溶液中的应力腐蚀性能与H2S的质量分数有很大的关系,调质钢可以用于H2S质量分数为50×10-6的水溶液介质中或者H2S质量分数为100×10-6但不含水溶液的介质中。

不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为

目的探究不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为。方法研究三种不同状态310S奥氏体不锈钢在湿H2S环境中的应力腐蚀行为和电化学测试,并探究影响310S应力腐蚀开裂的因素及其机理。结果经过冷变形处理后,310S奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能有所提升,而900℃时效处理会使310S钢材更易遭受应力腐蚀的影响。此外,施加载荷会使材料的耐蚀性变差。在SSRT实验中,固溶处理后的试样应力腐蚀敏感性为88.1%,时效处理后则升高至91.5%,冷轧后则降低至85.3%。另外还观察到,裂纹通常起源于试样表面局部腐蚀处。通过准原位充氢-TEM实验发现,氢原子扩散进基体后,会促进位错运动,导致位错更易发生塞积,从而引发应力集中。结论冷轧态310S具有最好的耐蚀性能,其次为固溶态,时效态310S的耐蚀性能最低。在湿H2S环境下,冷轧态310S的应力腐蚀敏感性最低,时效处理则会提高试样的应力腐蚀敏感性。H原子进入到310S内部会促进位错的运动、增殖与塞积,导致应力集中,从而降低局部的耐蚀性能。

API X52钢在饱和H_2S/CO_2的NACE溶液中的应力腐蚀开裂行为

采用动电位扫描、渗氢测量、U形环试样浸泡等实验方法和SEM、EDS等表面分析技术对API X52钢在H_2S/CO_2饱和的NACE标准溶液中的应力腐蚀开裂行为进行了研究。结果表明:阳极极化下无SSCC敏感电位;API X52钢的稳态渗氢电流密度与SSCC敏感性随H^+浓度增加而增大;自腐蚀电位下,API X52钢的开裂机理是氢致开裂型和阳极溶解型两种机制的联合作用,阳极溶解型这种机制通过氢致开裂型起作用。