CN111982705A - 经济型抗h2s-co2油井管的应力腐蚀性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种经济型抗H2S‑CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，将试样加工和表面预处理，计算表面积和原始质量，按照名义屈服强度进行四点弯曲加载，将夹具和试样整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，完成试验周期后，将未失效的试样进行表面除锈处理，记录试验后的质量，进行腐蚀速率分析，并进行表面形貌观察和腐蚀深度的测量，将试样拉应力侧表面的腐蚀腐蚀深度作为最后的测试结果，通过腐蚀形貌观察和计算腐蚀坑的深度来评价油井管材料的抗应力腐蚀性能，结合腐蚀速率评价油井管的耐蚀性能。本发明不增加额外试验的基础上，对弯曲加载未失效试样进行可量化的评级，对油井管在特定工况环境中的耐蚀性进行评价，指导选材和设备维护。
Description
技术领域
本发明提供的是一种准确评价经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，具体地说是一种通过分析弯曲加载试样的表面形貌和测量试样的腐蚀深度来评价油井管的抗应力腐蚀能力，属于腐蚀性能检测领域。
背景技术
在石油工业用钢的总量中，油井管用钢占40％以上。近年来，随着超深、超高温、超高腐蚀苛刻环境油气井的勘探开发，油气井工况环境普遍具有“高温、高压、高CO2、高H2S、高Cl-、高矿化度”的特点，这些复杂苛刻的工况条件加之特殊的作业工艺导致油井管发生应力腐蚀失效,严重影响了油气田正常生产运营,尤其是含H2S-CO2共存时，油井管的应力腐蚀问题比较突出，腐蚀失效事故频发。
应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking—SCC)是指受拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而产生滞后开裂，或滞后断裂的现象。相比其它形式的腐蚀破坏，应力腐蚀开裂裂纹扩展速度快、断裂具有突发性，危险系数最高。
针对上述情况,需要对油井管抗应力腐蚀开裂性能进行检测评价，尤其是拉伸载荷的应力腐蚀开裂试验。NACE Standard TM0177-2005《H2S环境中金属抗硫化物应力腐蚀开裂和应力腐蚀开裂的室内试验》和GB/T4157-2006《金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验》中均对标准拉伸试验(方法A)进行规定，包括标准拉伸试验、标准弯曲梁试验、标准C型环试验和标准双悬臂梁试验(DCB)四种常见方法。其中，拉伸、弯曲梁和C型环试验能直接评价油井管的耐硫化氢腐蚀性能，但都存在试验条件苛刻、试样加工精度要求高、且试验结果仅能给出失效与不失效信息，无法量化评价耐硫化氢腐蚀性能等级。而标准双悬臂梁试验，提供了测量金属材料抗EC扩展能力，KISSC用于SSC，KIEC用于更普通情况下的EC，根据断裂机制试验的裂纹止裂类型，表现为临界应力强度因子，此方法可量化裂纹扩展抗力的直接等级，但是模型设计和理论计算复杂，对操作人员素质要求高，现场试验困难，无法实现。
ASTM G39-99标准中的四点弯曲试验是评价油井管抗应力腐蚀性能的常规方法，采用A法标准溶液，设备简单，对操作人员要求不高，仅用10倍放大来观察试样表面是否存在裂纹，试验结果仅给出失效与不失效信息，对于没有失效的试样，无法评价试样抗应力腐蚀的性能等级，需要结合其它的实验手段来综合评价，延长了试验周期或者需要购买新设备，成本要求高。
发明内容
本发明目的是提供一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，将弯曲加载试验中未失效试样做进一步分析，不需要增加额外的试验，通过后续的表面形貌观察和拉应力侧表面的腐蚀坑深度测量来进一步评价油井管的应力腐蚀敏感性，可量化评价油井管的耐H2S-CO2腐蚀性能。
为了实现发明目的，本发明的技术方案为：
一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，包括试样加工、表面处理、弯曲加载试验、腐蚀速率分析、试样表面形貌观察和腐蚀深度测量，将试样加工成合适的尺寸，对其表面进行预处理，计算表面积和原始质量，按照名义屈服强度，进行一定比例下的四点弯曲加载，然后将夹具和试样整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，完成试验周期后，将未失效的试样进行表面除锈处理，记录试验后的质量，进行腐蚀速率分析，并进一步进行表面形貌观察和腐蚀深度的测量，将试样拉应力侧表面的腐蚀腐蚀深度作为最后的测试结果，通过腐蚀形貌观察和计算腐蚀坑的深度来评价油井管材料的抗应力腐蚀性能，结合腐蚀速率评价油井管的耐蚀性能。
进一步的，所述四点弯曲加载实验中的测试溶液为含1.5～3.0g/L的HCO3 -的nace标准A溶液，常压下通入硫化氢致饱和，然后通入CO2气体，使得密闭储罐的压力恒定为0.1～0.5Mpa，每隔24～48h补充CO2气体。
进一步的，所述腐蚀坑深度的测量步骤如下：
1)将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，对试样表面的待测区域聚焦，保证图像清晰显示；
2)切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图，然后转换形成三维立体形貌图；
3)切换为激光共聚焦三维测量模式，在平行于X轴方向上，选取典型区域进行截取，获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，轮廓曲线形状代表截面位置的试样表面形貌，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，通过测量腐蚀坑的深度评价油井管材料的抗应力腐蚀性能。
进一步的，所述弯曲加载试验是将试样表面进行预处理，按照名义屈服强度50％～90％的比例进行弯曲加载，然后将夹具和试样整体放入盛有试验溶液的密闭储罐中腐蚀；所述激光共聚焦显微镜放大倍数为300-500，保证观察区域具有代表性。
本发明的有益效果：对油井管材料进行服役环境或者模拟实际环境中的抗应力腐蚀性能测试，通过腐蚀形貌观察和测量腐蚀坑的深度来评价油井管的抗应力腐蚀性能，不增加额外试验的基础上，对弯曲加载未失效试样进行可量化的评级，进而对油井管材料在特定工况环境中的耐蚀性进行评价，指导选材和设备维护。
附图说明
图1清洗后试样的表面形貌(加载比例50％、含2g/L的HCO3 -的油田实际井液)；
图2清洗后试样的表面形貌(加载比例80％、含2g/L HCO3 -的nace标准A溶液，含饱和硫化氢)；
图3清洗后试样的表面形貌(加载比例80％、含2g/L HCO3 -的nace标准A溶液，含饱和硫化氢，含0.3Mpa CO2)；
图4清洗后试样的表面形貌(加载比例90％、含2g/L HCO3 -的nace标准A溶液，含饱和硫化氢，含0.3Mpa CO2)。
图5二维形貌图；
图6三维形貌图和截面轮廓曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法做详细说明。本发明的保护范围不限于以下实施方式，列举这些方式仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
实施例1
试验所用的试样为A、B两种油井管(例如：材质不同或轧制、热处理等工艺不同的油井管，以下实施例此处的解释相同)。每种油井管三个平行试样，试验方法由a试样加工、b表面处理、c弯曲加载试验、d腐蚀速率分析、e试样表面的形貌观察和腐蚀坑深度的计算所组成。
a步骤中试样的加工成尺寸为115mm*15mm*5mm，表面光洁度0.3μm；
b步骤中表面处理试验采用丙酮清洗两遍，再用无水乙醇清洗一遍，用于清除掉试样表面的残留物和油脂，然后计算试样的表面积，并记录初始质量；
c步骤中弯曲加载试验采用四点弯曲加载方式，根据油井管的名义屈服强度的50％来加载，加载完毕后，试样和夹具整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，试样溶液为含2g/L的HCO3 -的油田实际井液，试验周期720h未断裂，试验结束后，按照标准GB/T-19292.4，钢铁试样去除腐蚀产物的方法来进行表面锈层处理，除锈后试样放置干燥器24h；
d记录试验后的质量，计算腐蚀过程的失重量，并进行腐蚀速率分析，记录平均腐蚀速率；
e步骤中表面形貌观察和腐蚀坑深度的测量所采用的是激光共聚焦显微镜，首先将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，放大倍数为400，对试样表面的待测区域聚焦、调节对比度和亮度；然后切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图(参见图5)，再转换形成三维立体形貌图，如图1所示，每个钢种的试样表面选取五个待测区域，分别获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，腐蚀坑深度值取截面处整个轮廓曲线上高度差的最大值(参见图6)，试验结果如表1，分析可以看出：抗应力腐蚀性能从高到低的顺序为：A>B，耐蚀性能从高到低的顺序为：A>B。
表1试样表面的腐蚀坑深度
实施例2
试验所用的试样为A、B两种油井管，每种油井管三个平行试样，试验方法由a试样加工、b表面处理、c弯曲加载试验、d腐蚀速率分析、e试样表面的形貌观察和腐蚀坑深度的计算所组成。
a步骤中试样的加工成尺寸为115mm*15mm*5mm，表面光洁度0.3μm；
b步骤中表面处理试验采用丙酮清洗两遍，再用无水乙醇清洗一遍，用于清除掉试样表面的残留物和油脂，然后计算试样的表面积，并记录初始质量；
c步骤中弯曲加载试验采用四点弯曲加载方式，根据油井管的名义屈服强度的80％来加载，加载完毕后，试样和夹具整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，试样溶液为含2g/L HCO3 -的nace标准A溶液，含饱和硫化氢，试验周期720h未断裂，试验结束后，按照标准GB/T-19292.4，钢铁试样去除腐蚀产物的方法来进行表面锈层处理，除锈后试样放置干燥器24h；
d记录试验后的质量，计算腐蚀过程的失重量，并进行腐蚀速率分析，记录平均腐蚀速率；
e步骤中表面形貌观察和腐蚀坑深度的测量所采用的是激光共聚焦显微镜，首先将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，放大倍数为400，对试样表面的待测区域聚焦、调节对比度和亮度；然后切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图(参见图5)，再转换形成三维立体形貌图，如图2所示，每个钢种的试样表面选取五个待测区域，分别获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，腐蚀坑深度值取截面处整个轮廓曲线上高度差的最大值(参见图6)，试验结果如表2，分析结果可以看出：抗应力腐蚀性能从高到低的顺序为：A>B，耐蚀性能从高到低的顺序为：A>B。
表2试样表面的腐蚀深度
实施例3
试验所用的试样为A、B两种油井管，每种油井管三个平行试样，试验方法由a试样加工、b表面处理、c弯曲加载试验、d腐蚀速率分析、e试样表面的形貌观察和腐蚀坑深度的计算所组成。
a步骤中试样的加工成尺寸为115mm*15mm*5mm，表面光洁度0.3μm；
b步骤中表面处理试验采用丙酮清洗两遍，再用无水乙醇清洗一遍，用于清除掉试样表面的残留物和油脂，然后计算试样的表面积，并记录初始质量；
c步骤中弯曲加载试验采用四点弯曲加载方式，根据油井管的名义屈服强度的80％来加载，加载完毕后，试样和夹具整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，试样溶液为含2g/LHCO3 -的nace标准A溶液，常压下通入硫化氢致饱和，然后通入CO2气体，使得密闭储罐的压力恒定为0.3Mpa，每隔24h补充CO2气体，试验周期为720h未断裂，试验结束后，按照标准GB/T-19292.4，钢铁试样去除腐蚀产物的方法来进行表面锈层处理，除锈后试样放置干燥器24h；
d记录试验后的质量，计算腐蚀过程的失重量，并进行腐蚀速率分析，记录平均腐蚀速率；
e步骤中表面形貌观察和腐蚀坑深度的测量所采用的是激光共聚焦显微镜，首先将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，放大倍数为400，对试样表面的待测区域聚焦、调节对比度和亮度；然后切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图(参见图5)，再转换形成三维立体形貌图，如图3所示，每个钢种的试样表面选取五个待测区域，分别获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，腐蚀坑深度值取截面处整个轮廓曲线上高度差的最大值(参见图6)，试验结果如表3，分析结果可以看出：抗应力腐蚀性能从高到低的顺序为：A>B，耐蚀性能从高到低的顺序为：A>B。
表3试样表面的腐蚀坑深度
实施例4
试验所用的试样为A、B两种油井管，每种油井管三个平行试样，试验方法由a试样加工、b表面处理、c弯曲加载试验、d腐蚀速率分析、e试样表面的形貌观察和腐蚀坑深度的计算所组成。
a步骤中试样的加工成尺寸为115mm*15mm*5mm，表面光洁度0.3μm；
b步骤中表面处理试验采用丙酮清洗两遍，再用无水乙醇清洗一遍，用于清除掉试样表面的残留物和油脂，然后计算试样的表面积，并记录初始质量；
c步骤中弯曲加载试验采用四点弯曲加载方式，根据油井管的名义屈服强度的90％来加载，加载完毕后，试样和夹具整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，试样溶液为含2g/LHCO3 -的nace标准A溶液，常压下通入硫化氢致饱和，然后通入CO2气体，使得密闭储罐的压力恒定为0.3Mpa，每隔24h补充CO2气体，试验周期为720h未断裂，试验结束后，按照标准GB/T-19292.4，钢铁试样去除腐蚀产物的方法来进行表面锈层处理，除锈后试样放置干燥器24h；
d记录试验后的质量，计算腐蚀过程的失重量，并进行腐蚀速率分析，记录平均腐蚀速率；
e步骤中表面形貌观察和腐蚀坑深度的测量所采用的是激光共聚焦显微镜，首先将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，放大倍数为400，对试样表面的待测区域聚焦、调节对比度和亮度；然后切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图(参见图5)，再转换形成三维立体形貌图，如图4所示，每个钢种的试样表面选取五个待测区域，分别获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，腐蚀坑深度值取截面处整个轮廓曲线上高度差的最大值(参见图6)，试验结果如表4，分析结果可以看出：抗应力腐蚀性能从高到低的顺序为：A>B，耐蚀性能从高到低的顺序为：A>B。
表4试样表面的腐蚀坑深度
Claims (4)
1.一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，其特征在于包括试样加工、表面处理、弯曲加载试验、腐蚀速率分析、试样表面形貌观察和腐蚀深度测量，将试样加工成合适的尺寸，对其表面进行预处理，计算表面积和原始质量，按照名义屈服强度，进行一定比例下的四点弯曲加载，然后将夹具和试样整体放入密闭储罐中进行抗应力腐蚀试验，完成试验周期后，将未失效的试样进行表面除锈处理，记录试验后的质量，进行腐蚀速率分析，并进一步进行表面形貌观察和腐蚀深度的测量，将试样拉应力侧表面的腐蚀腐蚀深度作为最后的测试结果，通过腐蚀形貌观察和计算腐蚀坑的深度来评价油井管材料的抗应力腐蚀性能，结合腐蚀速率评价油井管的耐蚀性能。
2.根据权利要求1所述的一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，其特征在于四点弯曲加载实验中的测试溶液为含1.5～3.0g/L的HCO3 -的nace标准A溶液，常压下通入硫化氢致饱和，然后通入CO2气体，使得密闭储罐的压力恒定为0.1～0.5Mpa，每隔24～48h补充CO2气体。
3.根据权利要求1所述的一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，其特征在于腐蚀坑深度的测量步骤如下：
1)将试样放在载物台上，旋转载物台使得待测试样的长度方向平行于X轴，宽度方向平行于Y轴，在光学显微镜模式下，对试样表面的待测区域聚焦，保证图像清晰显示；
2)切换为激光扫描成像模式，对试样表面的待测区域进行逐层扫描，获得二维形貌图，然后转换形成三维立体形貌图；
3)切换为激光共聚焦三维测量模式，在平行于X轴方向上，选取典型区域进行截取，获得截面轮廓形貌图和截面轮廓曲线，轮廓曲线形状代表截面位置的试样表面形貌，选取轮廓曲线上相临近的最高点和最低点，测得的高度差即为腐蚀坑的深度，通过测量腐蚀坑的深度评价油井管材料的抗应力腐蚀性能。
4.根据权利要求1所述的一种经济型抗H2S-CO2油井管的应力腐蚀性能测试方法，其特征在于所述弯曲加载试验是将试样表面进行预处理，按照名义屈服强度50％～90％的比例进行弯曲加载，然后将夹具和试样整体放入盛有试验溶液的密闭储罐中腐蚀；所述激光共聚焦显微镜放大倍数为300-500，保证观察区域具有代表性。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113791023A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-14 | 南京航空航天大学 | 一种基于腐蚀概率建立金属表面腐蚀预测模型的方法 |
| CN113933234A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-14 | 西南石油大学 | 一种集输管道选材的评判方法 |
| CN114112877A (zh) * | 2021-09-06 | 2022-03-01 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | 一种金属耐腐蚀性检测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149129A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Kubota Corp | 埋設管の腐食度の予測方法 |
| CN104422648A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种油井管材料沉积硫腐蚀试验方法及其试验用夹具 |
| CN107505256A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-12-22 | 大连理工大学 | 可模拟受力状态下的焊缝腐蚀监测装置及其监测方法 |
| CN109813612A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-28 | 鞍钢股份有限公司 | 一种油井管抗硫化氢应力腐蚀性能的测试方法 |
| US20200003044A1 (en) * | 2018-07-02 | 2020-01-02 | Ypf Sociedad Anónima | Tool for measuring corrosion in oil wells and method for measuring corrosion |
| CN114486696A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-05-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法 |
-
2020
- 2020-08-03 CN CN202010765899.1A patent/CN111982705A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003149129A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Kubota Corp | 埋設管の腐食度の予測方法 |
| CN104422648A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种油井管材料沉积硫腐蚀试验方法及其试验用夹具 |
| CN107505256A (zh) * | 2017-09-13 | 2017-12-22 | 大连理工大学 | 可模拟受力状态下的焊缝腐蚀监测装置及其监测方法 |
| US20200003044A1 (en) * | 2018-07-02 | 2020-01-02 | Ypf Sociedad Anónima | Tool for measuring corrosion in oil wells and method for measuring corrosion |
| CN109813612A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-28 | 鞍钢股份有限公司 | 一种油井管抗硫化氢应力腐蚀性能的测试方法 |
| CN114486696A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-05-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种高锰钢的晶间腐蚀性能评价方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 冯叔初 等: "《石油底面工程英汉术语词汇》", 石油大学出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113791023A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-14 | 南京航空航天大学 | 一种基于腐蚀概率建立金属表面腐蚀预测模型的方法 |
| CN114112877A (zh) * | 2021-09-06 | 2022-03-01 | 江苏科泰检测技术服务有限公司 | 一种金属耐腐蚀性检测方法 |
| CN113933234A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-14 | 西南石油大学 | 一种集输管道选材的评判方法 |
| CN113933234B (zh) * | 2021-12-15 | 2022-07-01 | 西南石油大学 | 一种集输管道选材的评判方法 |
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