通常采用單軸拉伸試樣的恒載荷試驗(yàn)是對(duì)各向同性材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的首選方法,如圖1所示。試驗(yàn)過(guò)程中,將試樣的整個(gè)標(biāo)距段浸泡在試驗(yàn)液中,并且保證新鮮的H₂S氣體不斷的補(bǔ)充到實(shí)驗(yàn)容器中。對(duì)于常溫常壓的實(shí)驗(yàn)條件,可以用應(yīng)力環(huán)裝置來(lái)進(jìn)行,而高溫高壓下的試驗(yàn)則必須要在高壓釜內(nèi)進(jìn)行并配以可施加持續(xù)載荷的實(shí)驗(yàn)機(jī)裝置進(jìn)行加載。
 

　　對(duì)于耐蝕合金系列材料,進(jìn)行恒載荷和持續(xù)載荷試驗(yàn)時(shí),所施加的強(qiáng)度為材料在試驗(yàn)溫度下真實(shí)屈服強(qiáng)度的90%。在試樣的準(zhǔn)備及實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中需要注意:試樣標(biāo)距部分和密封面的光潔度;加載時(shí)防止過(guò)載;試樣接觸溶液的部分與其他金屬絕緣(GHSC試驗(yàn)時(shí)除外);容器中所加入的溶液體積與試樣的表面積的比值在30±10m1/cm²范圍內(nèi)。

　　通常判定試樣在720h內(nèi)為發(fā)生斷裂即為合格,反之若在小于720h內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)距內(nèi)斷裂則認(rèn)為不合格。如果斷裂位置不在標(biāo)距范圍內(nèi),試驗(yàn)失效。
 

　　四點(diǎn)彎曲和C環(huán)試驗(yàn)是通過(guò)施加恒定的總應(yīng)變(撓度)來(lái)對(duì)試樣進(jìn)行加載的,對(duì)于耐蝕合金系列材料,進(jìn)行SSC和SCC試驗(yàn)時(shí),試樣應(yīng)承受試驗(yàn)溫度下試驗(yàn)材料的100%真實(shí)屈服強(qiáng)度。值得注意的是,對(duì)于在試驗(yàn)溫度及載荷下可能由于蠕變而松弛的材料不適合用這種總應(yīng)變的方法進(jìn)行評(píng)估。
 

　　試驗(yàn)中需要注意的是,由于四點(diǎn)彎曲和C環(huán)試驗(yàn)是試樣整體浸泡在測(cè)試溶液中,四點(diǎn)彎曲樣品的加持部件與試樣絕緣,C環(huán)的緊固螺紋應(yīng)與試樣選擇同一種材料或者絕緣,以避免電偶作用產(chǎn)生的影響。當(dāng)然在考慮電偶作用時(shí)除外。
 

　　通常判定試樣在720h內(nèi)為發(fā)生斷裂即為合格,反之若在小于720h內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)距內(nèi)斷裂則認(rèn)為不合格。

　　IS015156中指出可以替代上述恒載荷或者恒應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方案,即雙懸臂梁(DCB)試驗(yàn)和慢應(yīng)變速率(SSR)試驗(yàn)。DCB試驗(yàn)主要是對(duì)開裂機(jī)理進(jìn)行研究的—種方法,而SSR試驗(yàn)是近年來(lái)被采用的—種相對(duì)快速簡(jiǎn)便的方法。SSR試驗(yàn)可以用來(lái)對(duì)金屬材料抗各種環(huán)境開裂如SCC、氫脆及液態(tài)金屬開裂性能進(jìn)行評(píng)估。SSR試驗(yàn)已成為許多實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行耐蝕合金用于井下部件材料評(píng)估越來(lái)越常見的實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)于不銹鋼和鎳基合金材料在模擬高溫油田環(huán)境下的抗SCC性能,SSR試驗(yàn)是一種非常有效的方法。EFC17中也將SSR試驗(yàn)作為SSC/SCC試驗(yàn)的補(bǔ)充方法。
 

　　SSR試驗(yàn)—般以2.5×10^-9 ~2.5×10^-7m/s這種相對(duì)較慢的速率(對(duì)于標(biāo)距為25.4mm的試樣,相應(yīng)的應(yīng)變速率為1×10^-7~1 ×10^-5m/s)進(jìn)行拉伸試驗(yàn),試驗(yàn)進(jìn)行到拉伸斷裂為止。
 

　　在耐蝕合金系列油管材料中,對(duì)馬氏體不銹鋼材料可以采用1×10^ˉ6m/s的應(yīng)變速率進(jìn)行試驗(yàn),而對(duì)于鎳基合金及其他奧氏體材料可以采用4×10^-6m/s的應(yīng)變速率進(jìn)行試驗(yàn)。
 

　　SSR試驗(yàn)可以得到失效總時(shí)間、面積收縮率及延伸率等實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將模擬環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與室溫空氣氣氛下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比,通過(guò)比值的大小就可以對(duì)材料的抗SCC性能進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)還可以對(duì)試樣的斷口形貌進(jìn)行觀察,并根據(jù)韌脆斷裂的百分?jǐn)?shù)比之進(jìn)行評(píng)級(jí)。例如對(duì)于固溶冷加工的鎳基合金系列材料,比值不小于0.80即認(rèn)為材料通過(guò)了SSR試驗(yàn)。
 

耐蝕合金油并管研究現(xiàn)狀
 

　　據(jù)API網(wǎng)站公布的資料,截至2006年7月4日,我國(guó)已取得和正在申請(qǐng)API5CT證書的企業(yè)共133家,占全世界的50%左右。因此,無(wú)論從生產(chǎn)能力還是從生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)量上看,我國(guó)已經(jīng)是名副其實(shí)的油井管生產(chǎn)大國(guó)。但是我國(guó)出口的油井管大多屬于低端產(chǎn)品,對(duì)于高技術(shù)含量、高附加值的高端油井管,如高韌性超高強(qiáng)度油井管、不銹鋼及鎳基合金油套管、特殊螺紋接頭油套管、膨脹套管等基本依賴進(jìn)口。
 

　　目前耐蝕合金油井管的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本、歐洲和美國(guó)。主要的廠家包括:日本的住友、歐洲的VAM、瑞典的Sandvik、美國(guó)特鋼以及德國(guó)的克虜伯等。這些廠家在耐蝕合金油井管的研究與生產(chǎn)上積累了大量的經(jīng)驗(yàn),在產(chǎn)品上都形成了系列的產(chǎn)品。
 

　　在我國(guó),耐蝕合金油井管的研制近幾年取得了很大的起步,具有規(guī)模生產(chǎn)能力的鋼種有超級(jí)13Cr系列馬氏體不銹鋼油套管、鎳基合金油套管產(chǎn)品等。隨著勘探開發(fā)的難度加大,勘探開發(fā)環(huán)境越來(lái)越惡劣,國(guó)內(nèi)外油田用戶對(duì)耐蝕合金油井管的需求量也在不斷的增加。因此加快我國(guó)耐蝕合金油井管產(chǎn)品的批量化供應(yīng)能力,對(duì)提升我國(guó)鋼管行業(yè)的制造水平和對(duì)耐蝕合金的學(xué)科認(rèn)識(shí)具有重要的意義。

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