40CrNiMo氣田鉆桿釬頭應(yīng)力腐蝕失效
2014-12-05 16:46:48
作者:郭靜來源:=$docheckrep[1]?ReplaceBefrom($ecms_gr[befrom]):$ecms_gr[befrom]?>
普光氣田是迄今為止中國南方發(fā)現(xiàn)的儲量規(guī)模最大、埋藏最深、豐度最高的特大型整裝海相氣田。氣田中部的埋深為5104米,氣藏厚度829米。分析表明,普光氣田各氣井成分接近,其中CH4含量為75.52%,C2H8含量為0.11%,H2S和CO2含量可分別高達15%和9%.高含H2S是其重要的特點。
從2003年普光氣田勘探取得實質(zhì)性突破以來,在456平方公里的面積內(nèi)進行了鉆探勘察工作,發(fā)生了大量的釬頭脆性開裂事故,這種釬頭曾經(jīng)應(yīng)用于新疆各油氣田,未發(fā)生任何脆性斷裂事故。普光氣田和新疆油氣田的油氣成分不同,服役環(huán)境差異是導(dǎo)致這些釬頭脆性斷裂的關(guān)鍵原因。

釬頭實際失效部件示意圖
圖中是釬頭實際失效部件形貌,其中圖(a)是未使用的同類釬頭,其表面經(jīng)過鍍銅處理以防止大氣腐蝕。圖(b )是服役后失效的某個釬頭,其鉆齒處存在多處開裂和斷裂損傷、且表面磨損嚴重,鍍銅層被腐蝕,明顯存在一層黑色腐蝕產(chǎn)物(主要為硫化物)。

服役后失效釬頭的斷裂表面

內(nèi)徑和外徑形貌

金相組織和夾雜物

裂紋形貌與走向

端口表面不同部位微觀形貌

拉伸斷口的微觀形貌及A點的微區(qū)成分分析

疲勞試驗試樣斷口
結(jié)論:
金相和化學(xué)分析結(jié)果表明,失效釬頭斷口附近的組織為正常的調(diào)質(zhì)組織,夾雜物尺寸和形態(tài)均正常,斷口附近的化學(xué)成分正常。
對失效釬頭材料的力學(xué)性能測試表明,該材料的屈強比較高,材料的延伸率很低,塑性降低明顯,表明材料在服役過程中發(fā)生了氫脆。
失效材質(zhì)的疲勞試驗表明,釬頭失效的原因之一是疲勞斷裂,扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力起主要作用;粗糙表面或內(nèi)部較大的夾雜物促進了裂紋發(fā)生,對最終斷裂失效取到促進作用。
釬頭開裂事故的主要原因是典型的高強鋼濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂,并伴有腐蝕疲勞的發(fā)生。
更多詳細信息敬請參閱材料腐蝕叢書
《石油工業(yè)環(huán)境典型應(yīng)力腐蝕--案例與開裂機理》
《石油工業(yè)環(huán)境典型應(yīng)力腐蝕--案例與開裂機理》
李曉剛 劉智勇 杜翠薇 董超芳 肖葵 程學(xué)群 著
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標簽: 腐蝕失效
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