35Mn2钢碱脆机理的研究

发布时间：2020-05-17 17:02

【摘要】： 石油是一种不可再生的资源,为了最大限度地提高石油采收率,大庆地区开辟了三元复合驱实验区。三元复合驱是属于三次采油的一种方法,可以使原油采收率比水驱提高20%~25%。由于它采用碱(NaOH)/表面活性剂/聚合物作为驱油剂,同时井下温度随着井深而增加,一般会达到100℃左右,所以在这种环境中工作的油管、抽油杆(部分材料为35Mn2钢)出现了较多的断管、断杆现象。目前,国内外对三元复合驱技术的研究还仅限于驱油效果,而对管材在其中的碱脆行为的研究报道甚少。因而,研究在热强碱介质中35Mn2钢的腐蚀机理可以为油管、抽油杆的合理选材以及采取有效防腐措施提供理论依据,同时也可降低安全事故的发生,为油田带来一定的经济效益和社会效益。此外,套管作为油气井的重要组成部分,要尽可能提高其抗射孔开裂的能力。由于对套管射孔时,管体需承受应变率极大的冲击载荷,当达到一定的临界条件时会发生失稳开裂,所以研究高应变率下碱脆对35Mn2钢动态断裂韧性K Id的影响可以为石油套管的安全使用提供一定的参考依据。本文通过电化学实验和冲击实验相结合的方法,在不同极化电位下研究了35Mn2钢冲击功AK V的变化规律,验证了氢致开裂是35Mn2钢碱脆的主要机理。并通过Hopkinson压杆实验证明了高应变率ε=103/s下,碱脆对35Mn2钢动态断裂韧性K Id的影响不大。
【图文】：

示意图,腐蚀断裂,示意图,金属

图 2.1 金属应力腐蚀断裂示意图解理论碳、氮原子偏聚或碳化物、氮化物的析出成为位错运动的这些因素都提高了晶界区的阳极活性，使金属在一定介质，在应力作用下造成应力集中，很容易发展成晶间裂纹源附于微小裂纹低部的金属处，降低金属开裂所需要的能量向发展。在应力的作用下，金属产生塑性变形，，裂纹得以型的穿晶断裂的阳极溶解应力腐蚀，目前广泛接受的理论面主要就滑移—溶解—断裂理论进行归纳说明[31-33]。段在活动的滑移面，在拉应力作用下，位错在活动的滑移面膜产生一定的作用力，这使得此处金属钝化膜破坏露出化属局部产生滑移台阶，见图 2.2(a)。段生后，又使此处位错密集和缺位增加，并使金属中的某些

示意图,蚀坑,示意图

的滑移面如铁中的(110)相比，高指数的滑移面如铁中的(112)，(113)，现的滑移台阶多，所以在高指数滑移面上原子溶解的速度就比低指数滑解速度大。，根据金属物理中有关塑性变形的理论可知，金属滑移台阶的产生原因的运动，这里既包括螺型位错移动也包括刃型位错移动至表面的贡献。化学溶解作用金属钝化膜破裂后形成的蚀坑、缝隙及裂纹等腐蚀产物在蚀坑口覆盖，散受到抑制并形成腐蚀电池，这就是闭塞电池。实验发现，在闭塞电池，其介质成分和浓度与整体介质有很大差别。属表面已形成蚀坑（或裂纹），则不但蚀坑内外的介质浓度和 pH 值存在中各处的介质浓度和 pH 值也会有很大差别，这必将导致蚀坑内（或裂学不均匀性，造成蚀坑内各处的极化曲线有很大不同。由实验表明，此内各点见图 2.3(a)中所示，l 点处于极化曲线的钝化区，4 点处于极化曲述 4 个点的阳极极化曲线与阴极极化曲线交点相对应的腐蚀电流表明以处最小，如图 2.3(b)。因此，4 点处腐蚀最强，l 点处最弱。
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.15

【参考文献】