Page 86 - 理化检验-物理分册2024年第四期

赵映辉, 等: P110S钢级油管管体断裂原因

素, 裂纹内部发生腐蚀, 腐蚀产物中 S 元素含量
较高。
1.5 X 射线衍射分析
为分析管体裂纹内部腐蚀产物的主要成分, 在
管体裂纹内部表面刮取腐蚀产物粉末, 对粉末进行
X 射线衍射分析, 结果如图8所示。由图8可知: 腐
蚀产物主要是硫化亚铁和四氧化三铁。
1.6 力学性能测试
图6 断口表面SEM 形貌
在断裂油管附近管体的第一象限、 第三象限分

图7 裂纹内部能谱分析位置及分析结果

图8 管体裂纹内部腐蚀产物 X射线衍射分析结果

别切取拉伸试样, 依据 ASTMA370 — 2021 《 钢产品 屈服强度超出标准规定。
力学性能标准试验方法及定义》, 在拉伸试验机上对
试样进行拉伸试验, 结果如表2所示, 该批油管出厂 2 综合分析
前力学性能测试结果如表3所示。检验结果表明, 理化检验结果表明: 管体断裂起源于外表面, 呈
断裂油管管体拉伸性能不符合标准规定, 该批油管 脆性开裂特征, 裂纹呈沿晶多分支特征; 断口腐蚀产

出厂 前 屈 服 强 度 为 777~980 MPa , 平 均 值 为 物主要为 FeS , 且石油井含一定量的硫化氢。综上

873MPa , 抗拉强度为 858~1003 MPa , 平均值为 所述, 油管发生断裂的机制为在含硫化氢的环境下

913MPa , 这说明该批钢管性能波动范围较大, 个别 发生应力腐蚀开裂 [ 9-10 ] 。
表2 断裂油管管体拉伸试验结果 MPa
( 1 )油管的强度越大, 油管的抗应力腐蚀性能
项目 屈服强度 抗拉强度
越差。
第一象限实测值 987 1022

第三象限实测值 975 1012 抗硫油套管产品的强度越大, 意味着需要缩短
标准值 758~965 ≥862 回火时间及降低回火温度, 产品获得的位错就越多,
且碳化物不能完全弥散均匀地析出, 这些因素都会
表3 油管出厂前力学性能测试结果 MPa
降低产品的抗应力腐蚀开裂性能。断裂油管管体的
屈服 屈服强度 抗拉 抗拉强度
项目 抗拉强度及屈服强度均较大, 在井下使用油管将增
强度 平均值 强度 平均值
实测值 777~980 873 858~1003 913 加硫化氢应力腐蚀开裂的风险。

标准值 758~965 — ≥862 — ( 2 )油管在关井期间的使用温度较低, 降低了
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