采油樹是自噴井和機(jī)采井等用來開采石油的井口裝置。它主要用于懸掛下入井中的油管柱，密封油套管的環(huán)形空間。西南油氣田采油樹的用材為35CrMo和一種從法國進(jìn)口的馬氏體不銹鋼，近年來，多次發(fā)生了采油樹用35CrMo和馬氏體不銹鋼材料的應(yīng)力腐蝕開裂事故。
 

內(nèi)壁腐蝕形貌

 

裂紋腐蝕形貌
 

　　圖中是馬氏體不銹鋼裂紋的腐蝕宏觀形貌和裂紋微觀形貌，其裂紋表現(xiàn)為典型的應(yīng)力腐蝕特征。馬氏體不銹鋼進(jìn)口內(nèi)壁腐蝕形貌及裂紋微觀形貌，虛線區(qū)域和箭頭分別為發(fā)現(xiàn)裂紋區(qū)和部分裂紋位置。
 

35CrMo的金相組織和夾雜


35CrMo裂紋斷面的宏觀和微觀形貌

35CrMo慢應(yīng)變速率拉伸曲線


35CrMo慢應(yīng)變速率拉伸斷口（a）空氣中（b）pH4.5飽和硫化氫溶液中（c）pH3飽和硫化氫溶液中


馬氏體不銹鋼的金相組織和夾雜


裂紋斷面的宏觀和微觀形貌
 

馬氏體不銹鋼的慢應(yīng)變速率拉伸曲線
 

馬氏體不銹鋼慢應(yīng)變速率拉伸斷口（a）空氣中（b）pH=4.5飽和H2S溶液中（c）Ph=3.0飽和H2S

溶液中
 

 

　　（1）現(xiàn)場取回的35CrMo鋼和馬氏體不銹鋼的成分均合格，組織正常，夾雜物含量較低。

　　（2）在惰性介質(zhì)（空氣）中，35CrMo和馬氏體不銹鋼均具有較高的強(qiáng)度和較好的韌性。

　　（3）35CrMo在兩種H2S介質(zhì)中的拉伸斷裂強(qiáng)度相比空氣中的抗拉強(qiáng)度都大大降低，其斷口宏觀和微觀形貌均為脆性斷口，表現(xiàn)出很強(qiáng)的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；隨pH的升高其斷裂強(qiáng)度有所增強(qiáng)，應(yīng)力腐蝕敏感性有所下降。其應(yīng)力腐蝕機(jī)理應(yīng)該為氫脆機(jī)制占主導(dǎo)的陽極溶解和氫脆混合機(jī)制。

　　（4）馬氏體不銹鋼在兩種H2S介質(zhì)中的拉伸斷裂強(qiáng)度相比空氣中的抗拉強(qiáng)度都大大降低，其斷口宏觀和微觀形貌均為脆性斷口，表現(xiàn)出很強(qiáng)的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性；尤其是在低pH溶液條件下，幾乎沒發(fā)生任何塑性變形就發(fā)生斷裂，表現(xiàn)出很強(qiáng)的脆性，具有很高的應(yīng)力腐蝕敏感性；隨pH升高到4.5,應(yīng)力腐蝕敏感性有所下降。其應(yīng)力腐蝕機(jī)理為氫脆機(jī)制應(yīng)該占主導(dǎo)的陽極溶解和氫脆混合機(jī)制。