抗硫管抗硫性能影响因素研究

发布时间：2017-10-04 08:27

  本文关键词：抗硫管抗硫性能影响因素研究

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【摘要】：本文在高强度油套管理化性能分析和H2S应力开裂(SSC)性能试验评价的基础上,以P110钢为对比材料,研究了酸性环境中抗硫管C110和125S的抗硫性能;利用氢渗透实验装置探讨了不同因素对油套管用钢的氢渗透行为和抗SSC性能的影响。结果表明:相比于P110钢,由于C110抗硫管的C、Mn和P、S元素含量低,Cr、Mo元素含量较高;晶粒细小,夹杂程度低;屈服强度和硬度较小,通过了NACE A溶液的抗SSC性能检测,具有良好的抗SSC性能;而基于同样合金成分设计和制造工艺的125S抗硫管,由于屈服强度过高,硬度较大,抗SSC性能较差。在NACE TM 0177-2011标准A溶液中,通入H2S气体后,促进了氢原子向金属基体内部的扩散,氢的稳态扩散电流密度增大;相比于P110和125S钢,C110钢的屈服强度和硬度较小、夹杂程度较低,氢的稳态扩散电流密度及晶格扩散系数较小,而有效扩散系数较大,抗SSC性能较优。溶液pH值、CO_2和电极电位显著影响到抗硫管的氢渗透行为和其抗SSC性能。溶液pH值降低、CO_2气体的存在和电极电位的降低,都促进了C110钢表面活性氢原子向金属基体内部的扩散,氢的稳态扩散电流密度增大,SSC敏感性增强。
【关键词】：抗硫管 氢渗透 扩散系数 H_2S应力开裂
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE931.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-21
• 1.1 引言7-8
• 1.2 硫化氢腐蚀机理8-9
• 1.2.1 阳极反应机理8
• 1.2.2 阴极反应机理8
• 1.2.3 氢损伤机理8-9
• 1.3 硫化氢腐蚀类型9-10
• 1.3.1 氢致开裂（HIC）9
• 1.3.2 硫化物应力腐蚀开裂（SSC）9-10
• 1.3.3 应力导向氢致开裂（SOHIC）10
• 1.4 硫化氢腐蚀影响因素10-12
• 1.4.1 外界环境因素10-12
• 1.4.2 材料因素12
• 1.5 抗硫管研究现状12-14
• 1.6 氢对金属造成的损伤14-16
• 1.6.1 氢的来源14
• 1.6.2 氢陷阱14-15
• 1.6.3 氢的扩散15-16
• 1.6.4 氢损伤原理16
• 1.7 氢渗透研究16-20
• 1.7.1 实验原理16-17
• 1.7.2 氢的扩散系数17-19
• 1.7.3 氢渗透法19-20
• 1.8 研究的主要内容20-21
• 第二章 抗硫油套管钢理化性能分析21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 实验方法21-23
• 2.2.1 拉伸实验方法21-22
• 2.2.2 硬度实验方法22
• 2.2.3 冲击实验方法22
• 2.2.4 金相显微镜22
• 2.2.5 透射电镜22
• 2.2.6 化学成分实验方法22-23
• 2.3 实验结果分析与讨论23-29
• 2.3.1 化学成分23
• 2.3.2 机械性能23-26
• 2.3.3 显微组织26-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 抗硫油套管钢抗SSC性能研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 试验材料、装置和试验条件31-32
• 3.2.1 试验材料31
• 3.2.2 试验装置31-32
• 3.2.3 试验条件32
• 3.3 抗SSC试验方法32-41
• 3.3.1 拉伸试验法（A法）33-36
• 3.3.2 弯曲梁试验法（四点弯曲法）36-37
• 3.3.3 双悬臂梁试验法（D法）37-41
• 3.4 试验结果41-45
• 3.4.1 拉伸试验法（A法）41-43
• 3.4.2 弯曲梁试验法（四点弯曲法）43
• 3.4.3 双悬臂梁试验法（D法）43-45
• 3.5 分析与讨论45
• 3.6 本章小结45-47
• 第四章 抗硫油套管钢氢渗透行为研究47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 试验材料、装置和试验条件47
• 4.3 试验方法47-48
• 4.4 试验结果分析与讨论48-54
• 4.4.1 不同材质管材的氢渗透行为48-51
• 4.4.2 氢渗透行为的影响因素51-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 结论56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文63-64

【参考文献】

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