[发明专利]经济型抗H2

说明书

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。

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，K_ISSC用于SSC，K_IEC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：