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西南油气田采油树材料应力腐蚀失效分析

2016-06-07 16:27:55
作者:本网整理
来源:中国腐蚀与防护网

随着我国石油天然气工业勘探开发的发展,特别是近十年来,含硫化氢、二氧化碳、氯离子及含水等多种腐蚀介质的油气田相继出现,腐蚀问题越来越引起人们的关注。四川有大批气田投入开发,这些气田是典型的酸性气田,天然气中含有大量的H2S和CO2。此外,油气中还可能含有矿化水以及多硫和单质硫类络合物等,具有较强的腐蚀性。


  随着我国石油天然气工业勘探开发的发展,特别是近十年来,含硫化氢、二氧化碳、氯离子及含水等多种腐蚀介质的油气田相继出现,腐蚀问题越来越引起人们的关注。四川有大批气田投入开发,这些气田是典型的酸性气田,天然气中含有大量的H2S和CO2。此外,油气中还可能含有矿化水以及多硫和单质硫类络合物等,具有较强的腐蚀性。引起酸性油气田设施腐蚀的众多因素中,H2S是最危险的,会导致气田设备发生氢致开裂,在应力的共同作用下则极易造成突发性的硫化物应力腐蚀开裂,导致有毒气体外泄,对安全生产和周围环境造成极大的威胁。
  目前开发的四川气田如川东、川东北、川南等均为含硫气田。川东北已接气井22口中,一般H2S含量在10-300g/m3 之间,最高达524g/m3;CO2含量在15-204g/m3之间。由于缺乏酸性气田开采经验,开采初期西南油气田采油树的基本材质为35CrMo和一种从法国进口的马氏体不锈钢。投产几年内,多次发生了采油树用35CrMo和法国进口马氏体不锈钢材料的应力腐蚀开裂事故,严重影响到安全生产。

图1  35CrMoU形样裂纹的宏观形貌

 

图2 法国不锈钢的U形样裂纹宏观形貌

  通过材料失效分析发现,35CrMo钢的耐SSCC性能略优于法国进口不锈钢,通过选材研究发现,2205不锈钢的耐蚀性能较好,可以作为替代材料使用,但要严格保证其合格的加工工艺和热处理制度;35CrMo、法国不锈钢、135不锈钢均不适合作为该气田的井口材料使用。因此,油田投入大量资金进行材质失效行为研究、防腐蚀工艺研发以及升级设备材质,目前有效降低了井口设备的腐蚀风险。

标签: 应力腐蚀, 失效分析, 氢致开裂, 硫化氢

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