采油树装置应力腐蚀失效案例

2014-12-13 14:25:13 作者：本网整理来源：

　　采油树是自喷井和机采井等用来开采石油的井口装置。它主要用于悬挂下入井中的油管柱，密封油套管的环形空间。西南油气田采油树的用材为35CrMo和一种从法国进口的马氏体不锈钢，近年来，多次发生了采油树用35CrMo和马氏体不锈钢材料的应力腐蚀开裂事故。

内壁腐蚀形貌

裂纹腐蚀形貌

　　图中是马氏体不锈钢裂纹的腐蚀宏观形貌和裂纹微观形貌，其裂纹表现为典型的应力腐蚀特征。马氏体不锈钢进口内壁腐蚀形貌及裂纹微观形貌，虚线区域和箭头分别为发现裂纹区和部分裂纹位置。

35CrMo的金相组织和夹杂

35CrMo裂纹断面的宏观和微观形貌

35CrMo慢应变速率拉伸曲线

35CrMo慢应变速率拉伸断口（a）空气中（b）pH4.5饱和硫化氢溶液中（c）pH3饱和硫化氢溶液中

马氏体不锈钢的金相组织和夹杂

裂纹断面的宏观和微观形貌

马氏体不锈钢的慢应变速率拉伸曲线

马氏体不锈钢慢应变速率拉伸断口（a）空气中（b）pH=4.5饱和H2S溶液中（c）Ph=3.0饱和H2S

溶液中

　　结论：

　　（1）现场取回的35CrMo钢和马氏体不锈钢的成分均合格，组织正常，夹杂物含量较低。

　　（2）在惰性介质（空气）中，35CrMo和马氏体不锈钢均具有较高的强度和较好的韧性。

　　（3）35CrMo在两种H2S介质中的拉伸断裂强度相比空气中的抗拉强度都大大降低，其断口宏观和微观形貌均为脆性断口，表现出很强的应力腐蚀开裂敏感性；随pH的升高其断裂强度有所增强，应力腐蚀敏感性有所下降。其应力腐蚀机理应该为氢脆机制占主导的阳极溶解和氢脆混合机制。

　　（4）马氏体不锈钢在两种H2S介质中的拉伸断裂强度相比空气中的抗拉强度都大大降低，其断口宏观和微观形貌均为脆性断口，表现出很强的应力腐蚀开裂敏感性；尤其是在低pH溶液条件下，几乎没发生任何塑性变形就发生断裂，表现出很强的脆性，具有很高的应力腐蚀敏感性；随pH升高到4.5,应力腐蚀敏感性有所下降。其应力腐蚀机理为氢脆机制应该占主导的阳极溶解和氢脆混合机制。

　　更多详细信息敬请参阅材料腐蚀丛书

《石油工业环境典型应力腐蚀--案例与开裂机理》

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