Page 59 - 理化检验-物理分册2022年第五期

张金伟, 等: 某油管断裂原因

表 3 油管硬度测试结果 HRC
位置 外部 中部 内部
第一象限 30.0 32.3 31.0 40.0 40.8 39.8 27.2 29.5 31.8
第二象限 32.0 32.7 28.4 41.0 42.2 38.9 30.9 34.8 32.0
第三象限 33.0 28.5 31.0 37.5 38.2 39.7 30.8 32.5 30.5
第四象限 31.5 30.1 28.8 40.0 41.5 39.8 32.1 32.5 40.0
表面正常部位 - - - 21.8 20.2 22.5 - - -

从介质因素方面来说, 湿 H 2 S 是低合金钢发生 介质中存在 H 2 S 和 CO 2 是油管产生 SSCC 的主要
SSCC 的敏感介质。该断裂油管工作介质为油、 气 原因, 油管表面工具和卡具引起的机械损伤造成材
,
和水, 介质中含有 CaCl 2 CO 2 H 2 S ; EDS 分析结果 料局部硬化和应力集中以及显微组织中存在非金属
,
夹杂物, 这些都对裂纹的形成起到促进作用, 同时加
显示, 腐蚀产物中硫元素含量较高。由于水和 CO 2
的存在, 介质呈酸性, 产生 H 去极化腐蚀, 而介质 速了油管应力腐蚀裂纹的产生。
+
中 H 2 S 的存 在 阻 止 了 腐 蚀 反 应 生 成 的 H 原 子 向
参考文献:
转变, 使 H 原子向材料内部扩散, 造成材料产生
H 2
阴极充氢, 形成氢鼓泡和氢致开裂。湿 H 2 S 引起的 [ 1 ] 朱丽霞, 李金凤, 瞿婷婷, 等 . 某油田用油管断 裂 失 效
开裂包括 SSCC 、 氢致开裂( HIC )、 应力导向氢致开 分析[ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册 ), 2017 , 53 ( 7 ): 510-
514.
裂( SOHIC ) 及氢鼓泡( HB ), 其破坏敏感度随 H 2 S
[ 2 ] 杨运好 . 磨溪 12 井耐蚀合金油管断裂原因分析及打
浓度的增加而增加, 在饱和湿 H 2 S 中达最大值。
捞工艺[ J ] . 石化技术, 2017 , 24 ( 5 ): 263.
从材料化学成分和显微组织形态方面来说, 钢
[ 3 ] 路彩虹, 王林, 冯春, 等 .N801 类 油 管 的 脆 性 断 裂 机
中影响 H 2 S 腐蚀的主要化学元素是锰和硫, 锰元素
理研究[ J ] . 石油管材与仪器, 2018 , 4 ( 2 ): 49-52.
易使设备在焊接过程中产生马氏体和贝氏体, 这些 [ 4 ] 龙岩, 李岩, 马磊, 等 . 西部某油田修复油管的断裂原
高强度、 低韧性的显微组织表现出较高硬度, 这对设
因[ J ] . 腐蚀与防护, 2018 , 39 ( 5 ): 359-364.
备抗 SSCC 极为不利; 硫元素则在钢中形成 MnS , [ 5 ] 金磊, 张传旭, 杨中娜, 等 .J55 油管断裂失效分析[ J ] .
FeS 等非金属夹 杂 物, 使 局 部 显 微 组 织 疏 松, 在 湿 失效分析与预防, 2016 , 11 ( 2 ): 91-94.
H 2 S 环境下易诱发 HIC , SOHIC 和 HB 。观察断裂 [ 6 ] 谢建雷, 闫泓, 李真, 等 .N80 加厚油 管 过 渡 区 断 裂 原
油管的显微组织发现, 在裂纹中和裂纹的周围存在 因分析[ J ] . 石油工业技术监督, 2019 , 35 ( 3 ): 49-51.
[ 7 ] 彭家政, 陈 炜, 邱 康 勇, 等 . 导 热 油 管 断 裂 失 效 分 析
较多的非金属夹杂物, 表明非金属夹杂物对诱发湿
H 2 S 环境下的 HIC 或 SOHIC 有 促 进 作 用。针 对 [ J ] . 理化检验( 物理分册), 2017 , 53 ( 11 ): 837-840.
[ 8 ] 张乐, 安浩, 张瑶, 等 .P110S 钢级油管断裂失效 分 析
断裂油管中存在带状组织的问题, 张旺峰等 [ 12 ] 的研
[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2018 , 54 ( 11 ): 833-836.
究结果表明, 材料组织中存在与施加应力方向平行
[ 9 ] 郭金宝, 郭毓奕 . 抗硫油管断裂原因分析[ J ] . 理 化 检
的带状组织, 可以起到阻碍裂纹扩展的作用, 从而提
验( 物理分册), 2012 , 48 ( 6 ): 403-406.
高其 SSCC 抗力。 [ 10 ] 李鸿斌, 毕宗岳, 余晗, 等 . ϕ 31.8mm 连续油管断裂失

材料硬度对 SSCC 敏感性的影响很大, 对于在 效分析[ J ] . 焊管, 2016 , 39 ( 5 ): 31-36.
湿 H 2 S 介 质 中 使 用 的 材 料, 其 硬 度 应 控 制 在 [ 11 ] 孙蕊, 张钧, 王温栋 .N80 油管断裂分析[ J ] . 理化检验
22HRC 以下。断裂油管整体硬度偏高, 特别是表 ( 物理分册), 2014 , 50 ( 11 ): 860-862.

[ 12 ] 张旺峰, 徐卫军, 俞强, 等 . 带状组织对硫化物 应 力 腐
面机械损伤部位的硬度明显高于周围正常部位。机
蚀的影响研究[ J ] . 兰州铁道学院学报, 1998 , 17 ( 2 ):
[ 13-14 ]
械损伤造成材料局部硬化和应力集中 , 对裂纹
56-59.
的形成起促进作用, 使该部位对应力腐蚀开裂更加
[ 13 ] 冯杰, 谢建雷, 马春莉 .N80 钢级平式油管断裂原因分
敏感, 加速了油管应力腐蚀裂纹的产生。
析[ J ] . 钢管, 2019 , 48 ( 2 ): 55-58.
3 结论 [ 14 ] 杨向同, 吕拴录, 邝献任, 等 . 某井油管断裂原 因 分 析
[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2018 , 54 ( 1 ): 78-80.
油管断裂是湿 H 2 S 环境下产生的 SSCC 。操作

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