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。

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

慢应变拉伸速率和H_2S,Cl^-及H^+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂的影响

通过慢应变速率拉伸、均匀设计和扫描电镜等方法,研究了慢应变拉伸速率和H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂敏感性的影响。研究表明,随着拉伸应变速率的减小,08Cr2AlMo钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,拉伸速率为5.67×10-6s-1时试样已发生应力腐蚀开裂。H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂敏感性具有重要影响作用,影响因素两两之间存在协同作用。在饱和H2S溶液中,杂质离子Cl-和H+对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂具有促进作用。

20钢在H_2S溶液中的应力腐蚀开裂行为研究

采用电化学极化、慢应变拉伸、外加极化电位等方法对20钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀及其预防措施进行了研究。研究结果表明,20钢在饱和H2S水溶液中具有很高的应力腐蚀敏感性;在饱和H2S水溶液中对20钢进行适当的阳极或阴极极化均可降低20钢的应力腐蚀开裂敏感性,但阳极极化效果最为明显;在饱和H2S水溶液中添加咪唑啉缓蚀剂、硫脲-吡啶复配缓蚀剂都能显著降低20钢的应力腐蚀开裂敏感性。

G105钻杆钢在H_2S溶液中的应力腐蚀开裂行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了G105钻杆钢在H_2S溶液中的应力腐蚀开裂行为,采用扫描电镜(SEM)对断口形貌进行分析。结果表明:G105钻杆钢在H_2S溶液中具有明显的应力腐蚀敏感性,随应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性增加。G105钻杆钢在空气中属于韧性断裂,微观断口形貌为韧窝。G105钻杆钢在H_2S溶液中的断裂形式为脆性断裂,裂纹萌生于试样表面,为多个裂纹源。环境中的氢进入材料中降低了原子的结合力,导致解理断裂。

“酸性油气田H2S/CO2工况下金属材料的腐蚀和应力腐蚀开裂”专题序言

当前,在世界范围内,随着高含H2S/CO2的酸性油气田的开发越来越广泛,并且油气开发不断向深层、超深地层延伸,高温高压高腐蚀工况使得油气装备材料的服役环境愈来愈苛刻,严重的腐蚀失重和应力腐蚀开裂威胁着油气装备材料的服役安全,阻碍了高酸性油气田的顺利开发,这已经成为石油天然气工业亟待解决的关键性问题。

O_(2)+H_(2)S工况下抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂研究

随着油气田气举工艺技术广泛应用,管柱断裂失效时常发生,通过分析发现某些油管断裂与O_(2)/H_(2)S共存环境有关。以80SS/90SS/110SS抗硫油套管为试验材料,系统研究了O_(2)/H_(2)S和钢级对抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂(SSC)性能的影响,探讨了O_(2)/H_(2)S对材料抗SSC性能的影响机制。结果表明:O_(2)/H_(2)S工况下抗硫油套管SSC敏感性比单纯H_(2)S工况明显增加,O_(2)会引起溶液pH降低和严重腐蚀减薄,导致抗硫油套管SSC敏感性升高。随着钢级增加SSC敏感性显著升高。

H_2S分压对双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟实验,辅以失重法、SEM和EDS,对H2S/CO2共存环境下,H2S/CO2分压比一定时,H2S分压对2205双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响进行了研究。结果表明,60℃的工况条件下,在H2S分压较低时,2205双相不锈钢钝化膜趋于完整致密,随着H2S分压进一步升高,钝化膜出现破损。2205双相不锈钢硫化物应力腐蚀开裂的敏感性较高,裂纹多为沿晶扩展。

Q245R钢抗H_(2)S应力腐蚀开裂分析

为了研究影响Q245R钢硫化物应力腐蚀开裂的主要原因,通过拉伸试验、宏观形貌观察、显微组织分析、能谱分析等手段研究其断口及表面处的腐蚀产物,并分析其腐蚀机理。结果表明:Q245R钢在H_(2)S环境中发生开裂的类型主要是SSC,开裂的主要原因是其存在明显的带状组织,氢原子在带状组织的两种组织界面处与硫化物夹杂处聚集,产生氢压,形成微裂纹,致使最终开裂。Q245R钢断口符合应力腐蚀开裂断口特征且存在明显的带状组织二次裂纹,在二次裂纹的间隙中存在FeS晶体。

H_2S应力腐蚀开裂和氢致开裂的评定

在开发含H2S油气田中常接触含H2S介质。由于H2S存在,当采用碳钢时除考虑化学失重腐蚀外,压力容器和压力管道受压元件还存在硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和氢致开裂(HIC),如处理不当,将会使压力容器和管道突然破裂,危及安全。本文从试验和工程实践中提出了硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和氢致开裂(HIC)评定、鉴定、评审和具体作法。

超级13Cr不锈钢在高CO_(2)/H_(2)S分压比环境中的腐蚀行为

采用高温高压反应釜进行浸泡腐蚀试验,分析了超级13Cr不锈钢在低H_(2)S分压、高CO_(2)分压环境中的腐蚀行为;采用单轴拉伸及三点弯曲试验,分析了该钢的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明:在低H_(2)S分压、高CO_(2)分压环境中,温度对该钢腐蚀速率及腐蚀形貌的影响最显著;随着温度的上升,钢表面钝化膜逐渐转变为腐蚀产物膜,腐蚀速率呈先上升后缓慢下降的趋势;在高温下,CO_(2)分压对该钢腐蚀速率的影响较为明显,呈先上升后下降的趋势;在高CO_(2)/H_(2)S分压比条件下,H_(2)S分压对该钢腐蚀速率的影响不显著,该钢在24℃下的SSCC敏感性高,在60℃和220℃下SCC敏感性低。

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。

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。