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采油樹裝置應力腐蝕失效案例

2014-12-13 14:25:13 作者：本網整理來源：

　　采油樹是自噴井和機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，密封油套管的環形空間。西南油氣田采油樹的用材為35CrMo和一種從法國進口的馬氏體不銹鋼，近年來，多次發生了采油樹用35CrMo和馬氏體不銹鋼材料的應力腐蝕開裂事故。

內壁腐蝕形貌

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，其裂紋表現為典型的應力腐蝕特征。馬氏體不銹鋼進口內壁腐蝕形貌及裂紋微觀形貌，虛線區域和箭頭分別為發現裂紋區和部分裂紋位置。

35CrMo的金相組織和夾雜

35CrMo裂紋斷面的宏觀和微觀形貌

35CrMo慢應變速率拉伸曲線

35CrMo慢應變速率拉伸斷口（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變速率拉伸曲線

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

溶液中

　　結論：

　　（1）現場取回的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（空氣）中，35CrMo和馬氏體不銹鋼均具有較高的強度和較好的韌性。

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

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

　　更多詳細信息敬請參閱材料腐蝕叢書

《石油工業環境典型應力腐蝕--案例與開裂機理》

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