L245NS抗硫弯管力学性能及HIC和SSC试验分析

对采用感应加热技术生产的L245NS级Φ406.4 mm×10.31 mm抗硫弯管进行了力学性能、氢致开裂（HIC）及硫化物应力腐蚀开裂（SSC）试验评价,并结合了弯管的微观组织特征分析。结果显示,经890~930℃感应淬火＋580~630℃回火空冷后,L245NS弯管强韧性能、HIC试验结果符合标准要求;其中,弯管内、外弧侧管体强度和冲击韧性相对母管均有不同程度的提高;HIC裂纹多形成在贝氏体组织及带状组织周围;在NACE TM 0177—2005试验环境下,L245NS弯管表现出良好的抗SSC性能。

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。

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。

超级13Cr油套管在含H_2S气井环境下的腐蚀试验

近20年来,在国内外H2S/CO2共存环境、高含Cl-的深井或复杂水平井中,为保障井筒寿命并控制耐蚀合金管柱成本,超级13Cr不锈钢油套管的应用逐步增多,而ISO等标准中对于超级13Cr油套管的适用条件规定严格,特别是在超级13Cr的抗硫化物应力开裂影响因素方面,不同学者研究认识不统一。为此,模拟陕北某区块含H2S气井腐蚀环境,利用电化学系统和高压腐蚀测试系统,评价了超级13Cr油套管的电化学和抗硫化物应力开裂能力。结果表明,在模拟环境下的超级13Cr电化学腐蚀速率为0.01mm/a,而传统13Cr的腐蚀速率为0.26mm/a。同时在抗硫化物应力开裂试验中,加载80%AYS和90%AYS下的超级13Cr没有出现NACE标准溶液试验下的开裂问题。该结果为类似气井环境下的超级13Cr应用提供了一定的参考。

国产X70管线钢的硫化氢应力腐蚀性能及其焊接性

针对在含H2 S的介质中 ,不同成分条件的国产管线钢H2 S应力腐蚀开裂 (Sulfidestresscorrosioncracking ,SSCC)性能、焊接性分别采用恒载荷法及插销试验法进行了研究 ;对插销试样断口进行了电子显微镜分析。试验结果表明 ,不同C、Mn、P含量的国产X70管线钢在相同的试验条件下具有不同的SSCC断裂时间与断裂应力。其原因主要是由于它们的Mn、P元素含量的不同引起的 ,而不是C元素 ;采用LINCOLNE6 0 10焊条 ,预热 70℃时的临界应力σcr=6 30MPa ,不预热时的σcr=6 10MPa ,即预热可以使国产X70管线钢的临界应力明显提高 ;插销试样的断口形貌是由解理断裂。

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。

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。

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。

16MnR钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀开裂敏感性研究

采用慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),研究了16MnR钢在湿硫化氢环境中的应力腐蚀开裂敏感性.在环境因素中,主要考虑了H2S浓度、CI-浓度、温度和pH值等介质参数单独或交互作用对应力腐蚀敏感性的影响.实验采用均匀设计方法,介质参数在各自取值范围内组合成8组实验介质.应力腐蚀敏感性指数F(A)的逐步回归结果显示:H2S浓度对16MnR钢应力腐蚀敏感性指数F(A)影响最为显著;随着H2S浓度的升高,应力腐蚀敏感性指数增大;pH值对F(A)的影响也较显著,CI-浓度与F(A)之间没有显著的相关性,温度和H2S浓度对F(A)产生交互作用.

抗硫套管钢P110SS在高含H_2S/CO_2、Cl^-共存条件下的腐蚀行为

采用高温高压釜模拟高含H2S/CO2的腐蚀环境,研究了Cl-对抗硫套管钢P110SS腐蚀速率、硫化物应力开裂和氢致开裂的影响。结果表明,抗硫套管钢P110SS的腐蚀速率随介质中Cl-浓度升高先增加后减小,当Cl-浓度达到50g/L时,P110SS腐蚀速率达到最大值;抗硫套管钢P110SS没有出现硫化物应力开裂和氢致开裂的裂纹,其硫化物应力开裂和氢致开裂敏感性较低,原因是均匀细小的回火索氏体组织,有益元素铬、钼、钛、钕、钒的加入以及低含量的有害元素硫和磷。

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。

高强钢硫化物应力腐蚀开裂及防范

系统的综述了高强钢化工设备硫化物应力腐蚀开裂机理及常规的影响因素。在此基础上,分别对现行的一些实验方法进行了论述,并且对其优缺点进行了比较。通过实例,论述了再制造技术的相关研究方法以及在高强钢应力腐蚀开裂防范、维修中的应用。

SPV50Q高强钢焊接接头在湿H_2S环境下的开裂敏感性研究

具有较高强度和良好韧性的SPV50Q钢常用于制造液化石油气(liquefiedpetroleumgas,LPG)球罐,球罐通过焊接制造后一般不经过焊后热处理,因此在焊接接头处将有焊接残余应力存在。服役经历和现场检测表明,较高H2S浓度和焊接残余应力将会导致材料产生环境失效如氢鼓泡(hydrogenblistering,HB)或氢致开裂(hydrogen-inducedcracking,HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(sulfidestresscorrosioncracking,SSCC)以及应力诱导氢致开裂(stress-orientedhydrogeninducedcracking,SOHIC)。文中通过1×10-6s-1的慢应变速率拉伸试验,对手工电弧焊焊接的SPV50Q焊接接头在不同浓度H2S水溶液中的开裂敏感性以及开裂特征进行研究。试验结果表明,SSCC和HIC发生在靠近焊接接头热影响区的母材上,不同温度下的焊后热处理将降低材料的应力腐蚀开裂敏感性,实施正确焊后热处理可提高SPV50Q焊接接头抵抗SSCC或HIC能力,而不降低钢的力学性能尤其是韧性。

含应力特性试件的设计制作及湿H_(2)S应力腐蚀实验

为了预测石油化工设备在材料特性、应力特性和环境特性下的应力腐蚀开裂 ,设计制作了能实现材料特性和应力特性的新型试件 ,用电测法监控加载 ,实测相应的应力值 ,再将含应力特性试件在 NACET- 1F- 9标准实验溶液中进行试验 ,达到了预期的目的。新型试件结构简单、加载方便 ,它既能在实验室实验 ,也能模拟设备的应力水平 ,随设备一起长期运行。从而可以为设备在实际的应力腐蚀环境中安全运行提供重要的数据 。

0Cr18Ni9/20G钢异质焊接接头的耐硫化氢应力腐蚀开裂性能

用A302和ENiCrFe-3焊条焊接0Cr18Ni9和20G钢,采用慢应变速率拉伸试验(SS-RT)研究了时效前后异质接头在不同浓度H2S溶液中耐H2S应力腐蚀开裂(SSCC)行为。结果表明:两种焊条焊接的异质接头的力学性能随时效时间延长而下降,时效后ENiCrFe-3焊条的接头性能较A302的好;两种焊条的异质接头腐蚀敏感性都随H2S浓度的提高而显著提高;ENiCrFe-3焊条接头的耐应力腐蚀性能较A302的好;经600℃×56 h时效处理后,异质接头的耐应力腐蚀性能得到明显改善;时效时间延长到98 h后,接头耐应力腐蚀性能又有所下降。

脱硫装置碳钢腐蚀缓蚀剂研发

为了减缓或抑制脱硫装置中碳钢的H2S应力腐蚀开裂,通过挂片试验和极化曲线测试筛选出了N-甲基二乙醇胺(MDEA)、单油咪唑啉两种缓蚀剂,对减缓腐蚀和抑制氢鼓泡的效果都很好。还通过恒应变速率拉伸试验分别对它们在饱和H2S水溶液中的缓蚀效果进行定量评价,结果表明,这两种缓蚀剂的加入,都能够很大程度地降低碳钢应力腐蚀的敏感性。

J55渗氮套管应力腐蚀试验研究

用应力环腐蚀试验和三点弯曲试验研究了某J55渗氮套管在不同试验条件下的腐蚀行为,并和未渗氮套管的抗腐蚀性进行了比较。得出现有技术条件下,渗氮套管在低应力作用下,表面抗腐蚀能力较强;在弯曲应力作用下,渗氮层更容易被破坏,抗腐蚀能力降低。

循环氢脱硫塔用Q345R(R-HIC)钢焊接工艺评定

通过对Q345R(R-HIC)钢的焊接性分析,进行焊条电弧焊和埋弧自动焊的工艺评定试验,经拉伸、冲击、弯曲、抗氢致裂纹(HIC)试验和抗硫化物应力腐蚀(SSCC)试验,结果表明Q345R(R-HIC)钢选用合适的焊接材料和焊接工艺参数,采用焊前预热、控制层间温度和焊后热处理等工艺措施,获得了满足脱硫反应器技术参数要求的优质焊接接头。

抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨

近年来高井深、高温高压和高含硫等苛刻腐蚀环境的油气田相继开发,对高钢级油套管需求日益增加。然而抗硫化物应力腐蚀试验的钢材强度等级增加会导致抗硫实验中加载的载荷值越来越接近材料的名义屈服强度,应力环系统的细微偏差会导致较大的实验误差。通过试验,分析了应力环在恒载荷试验中存在的主要问题,其中应力环体位移-载荷曲线偏移和附加弯矩(扭矩)是应力环恒载荷结果离散度大的主要原因。为有效解决这些问题,自主研发了带有更精准砝码载荷加载和自动调心装置的六头砝码式恒载荷试验机,经试验证实其试验结果较应力环系统更具稳定性和可靠性。此外,结合恒载荷(A法)和双悬臂梁试验(D法)特点,对油套管抗SSC试验方法给出了合理建议。

抗硫油管断裂原因分析

采用化学成分分析、断口分析、金相检验、扫描电镜分析等方法,对某油田抗硫油管的断裂原因进行了分析。结果表明:油管在硫化氢的腐蚀作用下,首先在管壁上产生局部腐蚀,继而在应力的作用下产生微裂纹并扩展,最终发生应力腐蚀断裂。最后,通过实验室模拟井况条件试验,提出了选择合适材料的建议。