Review on corrosion resistance properties of Inconel 718 alloy used in the oil and gas industry

This paper summarizes the corrosion behavior of Inconel 718 alloy, which is used in the oil and gas fields, including its uniform corrosion, pitting, intergranular corrosion, galvanic corrosion, stress corrosion, and hydrogen embrittlement. It also analyzes the main reasons for the good corrosion resistance of Inconel 718 alloy. This paper focuses on the effects of the heat-treatment process on corrosive behavior and provides guidelines for reasonable heat treatments in security service environments. Finally, this paper recommends further studies and applications of Inconel 718 in corrosion environments with high-temperature,high-pressure, and wet H2 S.

硫化氢应力腐蚀开裂A法试验影响因素探讨

硫化氢应力腐蚀开裂A法试验广泛用于抗硫油套管的产品检验,影响检验结果的除了材料自身性能之外,还有众多因素可能会对检验结果产生影响,如试样加工、试验设备、试验条件、试验后评价等。分析这些影响因素,探讨相关影响因素的解决或控制方法。

某核电厂500 kV母线上承压螺母的断裂原因

某核电厂500 kV母线上的承压螺母发生断裂失效,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试、断口形貌观察以及能谱分析等方法,对螺母的断裂原因进行分析。结果表明:开裂螺母材质为奥氏体不锈钢,由于碳含量较高,在晶界处析出了大量碳化物,造成晶界贫铬,提高了应力腐蚀敏感性。此外,螺母在生产加工过程中还存在加工硬化,进一步增加了螺母的应力腐蚀敏感性,同时,螺母所用原材料中存在较多B类和D类非金属夹杂物,促进了裂纹的萌生和发展。在海洋大气和预紧力共同作用下,最终导致螺母发生沿晶应力腐蚀开裂而失效。

Si含量对7050铝合金显微组织和抗应力腐蚀开裂的影响(英文)

分别研究Si含量为0.094%、0.134%和0.261%的3种T7651态7050铝合金的组织和应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:随着Si含量从0.094%增加到0.261%,Mg2Si相的面积分数从0.16%增加到1.48%,并且尺寸粗化;而其它粗大相(包括Al2CuMg、Mg(Al,Cu,Zn)2和Al7Cu2Fe)的面积分数从2.42%减小到0.78%。合金的电导率随Si含量的增加而增加。合金在空气中进行慢应变速率拉伸时,抗拉强度和伸长率随Si含量的增加而降低;而在3.5%NaCl溶液中进行慢应变速率拉伸时,随Si含量增加,合金应力腐蚀开裂敏感性降低。

低Cr耐蚀管材的国内外研究进展

低Cr耐蚀管材在冶炼过程中加入少量的Cr和微量合金元素,在成本增加很少的情况下具有良好的抗CO2及H2S腐蚀性能。综述了国内外低Cr耐蚀油套管、集输管线材料的研究现状,详细介绍了低Cr钢抗CO2/H2S均匀腐蚀、局部腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的性能及影响因素,同时介绍了低Cr钢对缓蚀剂缓蚀效率的影响及使用的经济性,指出了国内研制开发的低Cr耐蚀管材与国外的差距及需要采取的措施,并展望了其在国内油气田的应用前景及发展方向。

普光气田集输管材腐蚀评价及缓蚀剂加药工艺优化

普光气田H2S平均含量15.18%,CO2平均含量8%,且含单质硫。为解决该气田湿气集输工艺管材的腐蚀问题,参考NACE MR0177/ISO15156,规定了试样的制备方法,避免了因试样问题产生的评价结果偏差。评价条件增加了单质硫含量、介质流速两个条件,实现了对普光气田工况条件的模拟,解决了按NACE MR0175标准H2S分压大于1MPa时无法选材的难题。开展了L360抗硫管材的氢脆、硫化物应力开裂及电化学腐蚀的分析评价,结果表明,采用淬火加回火制造工艺、严格控制S(0.003%)、P(0.02%)元素含量、硬度小于248HV的L360管材,其抗硫性能满足使用要求;但在高含H2S、CO2且单质硫共存的条件下,L360抗硫管材电化学腐蚀严重,平均腐蚀速率达0.165 7mm/a,腐蚀产物主要为FeS,电化学腐蚀主要受H2S控制。因此对缓蚀剂加注工艺进行了优化,制订了一套预膜型缓蚀剂+连续缓蚀剂的实验室评价方法,规定了试片预膜处理的具体步骤,并优选出有机胺盐和季胺盐复配物为主的连续缓蚀剂+咪唑啉和吡啶衍生物为主的预膜缓蚀剂,现场应用后腐蚀速率控制在0.043 2mm/a。优选的L360抗硫钢和缓蚀剂在普光气田湿气输送集输工艺得到成功应用。

晶粒组织对Al-Zn-Mg合金抗应力腐蚀性能的影响

通过四点弯曲应力腐蚀实验对Al-Zn-Mg合金挤压型材包含不同晶粒组织的试样进行应力腐蚀性能测试,并借助金相组织观察、电子背散射衍射以及透射电镜研究晶粒组织不均匀性对材料抗应力腐蚀性能的影响和作用机理。研究结果表明:Al-Zn-Mg合金挤压型材从表面至中心依次分布着粗晶组织、等轴晶组织和纤维状组织,其中粗晶组织和等轴晶组织的厚度分别约为60μm和750μm,再结晶分数和大角度晶界百分占比均从表面至中心逐渐降低;不同晶粒组织的抗应力腐蚀性能主要与晶粒粒度和晶界微观组织有关,相对于粗晶组织和等轴晶组织,纤维状组织由于再结晶行为受到抑制,晶粒粒度较小,大角度晶界较少,具有更离散的晶界析出相和较窄的无沉淀析出带,从而表现出更好的抗应力腐蚀性能。

耐事故燃料包壳用FeCrAl不锈钢的研究进展

3.11日本福岛核事故后,国内外围绕提高核燃料元件的事故包容能力和固有安全性课题开展了大量的耐事故燃料(ATF)的研发工作,其中性能更先进的包壳材料是ATF研究的前沿和难点。Fe Cr Al合金优良的高温性能结合管材制备工艺的技术成熟度和经济性,促使该合金包壳成为近期ATF包壳研发的首选目标。简介了国外在ATF包壳候选材料的筛选和Fe Cr Al不锈钢上的研究进展,综述了ATF包壳用Fe Cr Al不锈钢高温蒸汽氧化性能、力学性能、中子辐照性能和应力腐蚀性能等方面的研究现状,指出了Fe Cr Al包壳研制和工程应用等方面需突破的关键技术和研究方向,其中成分优化控制及制备工艺、中子辐照性能和应力腐蚀性能等工程应用的评价是未来研究的重点和难点。

高温预析出和固溶温度对7A52合金应力腐蚀开裂的影响

通过对高温预析出处理的7A52合金在T61和自然时效状态的强度、硬度、电阻率和应力腐蚀开裂(SCC)的测试,对比分析了高温预析出对7A52合金自然时效和T61时效状态下应力腐蚀性能的影响。研究结果表明:高温预析出可以提高自然时效和人工时效状态7A52合金的抗应力腐蚀性能,同时强度和伸长率有所增加;对于T61时效状态的7A52合金可保持其拉伸强度在500MPa,伸长率在13.0%。475℃固溶处理后T61状态下的7A52合金,不论是否经高温预析出处理合金抗应力腐蚀性能都优于经480℃固溶处理的T61状态下的7A52合金的抗应力腐蚀性能。

耐蚀油套管管材的国内外研究现状

世界油气田中大约1/2含有H2S和CO2气体,针对CO2/H2S腐蚀所采取最安全的防护措施是使用耐蚀油套管材料。本文综述了国内外抗腐蚀油套管管材的研究现状,详细介绍了低碳钢、低合金钢、低碳3-5wt.%Cr钢、13Cr和超级13Cr不锈钢的冶金成分、组织结构及抗CO2/H2S腐蚀,特别是抗硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的性能。指出了耐蚀油套管管材在CO2/H2S油气田应用的不足之处及在以后研发过程中有待解决的问题。

新型抗热腐蚀镍基高温合金K44的高温低周疲劳行为

研究了K44合金900℃低周疲劳性能和断裂行为。研究结果表明,该合金在循环形变过程中,首先表现出起始循环硬化或软化,随后循环稳定及最终失稳断裂三阶段。高应变幅下位错切割γ′相形成层错,降低变形阻力,合金表现出循环软化行为;低应变幅下位错在γ′相前塞积造成位错可动性降低,合金表现出循环硬化行为。疲劳裂纹主要萌生于试样表面或近表面缺陷处,以穿晶方式扩展;合金基体中块状碳化物对裂纹扩展起阻滞作用。

微量Zr、Er对Al-Zn-Mg合金组织与性能的影响

采用硬度、拉伸性能、电阻率和抗应力腐蚀性能测试及金相组织观察等方法,研究了微量Zr、Er对Al-4.4Zn-2.4Mg(质量分数,下同)合金组织与性能的影响。结果表明,单独添加Zr的细晶作用优于单独添加Er以及Er、Zr复合添加,Er、Zr复合添加能显著抑制合金的再结晶行为,Er、Zr复合添加后合金的力学性能和单独添加微量Zr的基本相当,但Er、Zr复合添加后合金抗应力腐蚀性能优于单独添加微量Er、Zr,Er、Zr复合添加的Al-Zn-Mg合金综合性能最好。Er、Zr复合添加提高应力腐蚀抗力是通过抑制再结晶获得纤维组织间接实现的。

时效制度对B95_(ЛЧ)锻件断裂韧性和抗应力腐蚀性能的影响

研究了双级时效工艺和回归再时效(RRA)工艺对B95ЛЧ铝合金锻件的断裂韧性和应力腐蚀性能的影响。测定了9种双级时效工艺和3种RRA工艺状态下的断裂韧度,同时测定了各时效工艺状态下的电导率和强度指标。通过对试样组织性能的分析研究发现:当一级时效条件相同时,随着二级时效温度的升高和时效时间的延长,断裂韧度和抗应力腐蚀性能提高,其中以115℃×7h+185℃×13h为最佳时效工艺。RRA工艺能使合金获得最高的强度,经回归20min的RRA试样的抗应力腐蚀性能也能达到115℃×7h+185℃×13h的水平,但断裂韧度不如采用较高二级时效温度的试样。

低频电磁铸造Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织与性能

采用拉伸性能及电导率测试、透射电镜观察、低应变拉伸试验等手段 ,研究了不同时效工艺对低频电磁铸造Al Zn Mg Cu合金组织和性能的影响。发现合金的T6态峰值时效制度为 12 0℃× 4 8h ,T6处理可使合金强度达到峰值 ,但抗应力腐蚀性能差 ;T73处理后合金强度下降了 5 %～ 6 % ,抗应力腐蚀性能大幅度提高 ;而RRA时效 (回归再时效 )处理基本保持了T6态的强度 ,且抗应力腐蚀性能接近T73态。微观组织分析表明 ,不同时效制度下合金性能的差异主要是由晶内和晶界析出相的大小、形貌及其分布状态决定的。T73和RRA时效处理改善了合金晶界特性 ,有助于阻止氢脆、减缓晶界阳极溶解速度 。

元素硫对抗硫套管钢P110SS腐蚀行为的影响

采用高温高压反应釜模拟含H2S/CO2的工况,研究了硫元素对P110SS钢在含H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响。溶液中含硫后,P110SS钢腐蚀速率和腐蚀严重程度均明显提高。虽然P110SS钢试样未发生硫化物应力开裂,但硫的存在使P110SS钢试样的基体发生严重腐蚀而损失掉很多部分。

时效工艺对1933铝合金锻件腐蚀性能的影响

采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、慢应变速率拉伸(SSRT)、双悬臂梁实验(DCB)、晶间腐蚀实验和剥落腐蚀实验研究时效工艺对1933铝合金锻件抗应力腐蚀(SCC)、抗晶间腐蚀(IGC)和抗剥落腐蚀(EC)性能的影响。结果表明:在T6(120℃,24 h)时效状态下,1933铝合金锻件的应力腐蚀敏感性最强,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC仅为8.95 MPa.m1/2。经(110℃,6 h)+(160℃,8 h)和(110℃,12 h)+(170℃,8 h)双级时效后,KISCC分别上升至23.84和27.56 MPa.m1/2,锻件的抗应力腐蚀性能显著提高。而经(110℃,12 h)+(180℃,6 h)时效后,抗应力腐蚀性能的提高伴随着较大幅度的强度损失和塑性损失。锻件在各时效状态下,晶间腐蚀形式为点蚀,具有良好的抗晶间腐蚀性能。同时,锻件具有良好的抗剥落腐蚀性能。T6时效时,锻件的剥蚀等级为EC级;经双级时效后,其剥蚀等级均在EA+级以上。

2519铝合金热轧板材抗应力腐蚀敏感性研究

以腐蚀强度指标Kσ和腐蚀伸长率指标Kδ评定合金的抗应力腐蚀敏感性 ,研究了 2 5 19铝合金热轧板材在T6、T7和T8三种时效状态下的抗应力腐蚀敏感性。结果表明 ,2 5 19铝合金热轧板材的抗应力腐蚀敏感性由高到低按T8、T7、T6工艺排序 ,而它们的力学性能按T6、T8、T7的顺序排列。另外 ,测试了三种工艺状态下 2 5 19铝合金试样的恒电位极化曲线 ,发现合金的极化电阻越大时 ,其抗应力腐蚀敏感性越好。

EN1.4501超级双相不锈钢叶轮早期应力腐蚀开裂研究

用光学显微镜及电子扫描显微镜观察了叶轮本体与扰流板焊缝的微观组织以及焊缝处微裂纹的形貌。结果表明,应力腐蚀开裂萌生并扩展于熔合线附近的焊接热影响区,与母材相比,处于熔合线附近的叶轮本体显微组织发生了明显变化。焊接热循环直接导致熔合线附近的热影响区产生了Cr_2N,从而使其周边形成贫Cr区。贫Cr区的形成是焊缝组织耐蚀性劣化的根源,也是叶轮早期应力腐蚀开裂的主要原因。在不能进行焊后热处理的情况下,经现场验证取消叶轮近心部区域的四个扰流板不明显减弱扰流效果,同时可避免应力腐蚀开裂。

时效工艺对2519铝合金热轧板材抗应力腐蚀敏感性的影响

以腐蚀的强度指标(Kσ)和腐蚀的伸长率指标(Kδ)评定合金的抗应力腐蚀敏感性,研究了2519铝合金热轧板材在T6、T7和T8状态下的抗应力腐蚀敏感性。试验结果表明,2519铝合金热轧板材的抗应力腐蚀敏感性按T8>T7>T6排序,而它们的力学性能按T6>T8>T7的顺序排列。另外,测试了室温下T6、T7和T8状态2519铝合金试样的恒电位极化曲线,发现可以以合金的极化电阻定性地描述合金的抗应力腐蚀敏感性,且当合金的极化电阻越大时,合金的抗应力腐蚀敏感性越好。