Jämförelse av korrosion och mekaniska egenskaper hos 9Cr stål och 20CrMo stål för stång i syralösning
Med ökningen av gruvlivslängden för stora oljefält i Kina, utvecklingen av offshore olje- och gasutveckling och främjandet av högtrycksteknik för oljefältsexploatering, utvecklas servicemiljön för sugstång mot djupa brunnar, stark korrosion, tung olja och så vidare, och kontaktmiljön blir sämre och sämre. Huvudmekanismen för stavkorrosion inkluderar elektrokemisk korrosion, CO2-korrosion och H2S-korrosion, etc. Korrosionsformerna är huvudsakligen uppdelade i enhetlig korrosion och lokal korrosion, bland vilka den lokala korrosionen huvudsakligen är korrosionssprickor, gropkorrosion och gropkorrosion. Speciellt i oljekällans miljö som innehåller H2S, används 20CrMo-stav i allmänhet för att tillverka stav. På grund av oförmågan att möta efterfrågan på ultrahög hållfasthet och hög korrosionsbeständighet inträffar dock sprickolyckor, vilket allvarligt påverkar råoljeproduktionen, ökar kostnaderna för borrningen och ökar kostnaderna för oljeutvinning.
Cr är ett relativt billigt legeringselement som förbättrar stålets syra- och klorkorrosionsbeständighet. Genom att minska innehållet av C, Mn, S och P, ökade forskarna avsevärt innehållet av Cr-element för att utforska och utveckla ett lågt C, högt Cr, ultrahöghållfast korrosionsbeständigt stavstål - 9Cr-stål. Med tanke på bristen på befintlig höghållfasthet och ny ultrahöghållfast korrosionsbeständighet för sugstavar i H2S-miljö, karakteriserades anti-H2S korrosionssprickningsegenskaperna hos 20CrMo och nytt 9Cr-stål och jämfördes genom fullständigt nedsänkningstest i sur lösning och långsam töjning hastighetsdragprov.
En ny typ av stål 0.08C-9Cr (nedan kallat 9Cr-stål) som används för att pumpa staven designades genom vakuuminduktionssmältning. Gjutämnet hölls vid 1200 grader i 1 timme och smiddes sedan till en rund stång med Φ25,4 mm. Den slutliga smidestemperaturen var 900 grader och luften kyldes till rumstemperatur efter smide. Jämförelsematerialet var 20CrMo-stål som användes i GB/T26075-2010 standard D-stav, som togs direkt från den färdiga staven.
Värmebehandlingsprocess av 9Cr stålstång: uppvärmning till 860 grader i 20 minuter, sedan luftkylning till rumstemperatur, anlöpning vid 200 grader i 1 timme, luftkylning till rumstemperatur. Värmebehandlingsprocessen för 20CrMo-stål är 880 graders härdning och 500 graders hög temperaturhärdning. Det jämförande testet drar följande slutsatser:
(1) NACE-lösningens nedsänkningstest och passningsresultat visar att korrosionsbeständigheten för 9Cr-stål uppenbarligen är bättre än för 20CrMo-stål. Korrosionshastigheten för 9Cr-stål förblev stabil under hela nedsänkningsteststeget. Korrosionshastigheten för 20CrMo-stål i det inledande skedet av nedsänkningen liknar den för 9Cr-stål, och med förlängningen av blötläggningstiden fortsätter korrosionshastigheten att öka, vilket är betydligt högre än för 9Cr-stål.
(2) Dragtestresultaten med långsam töjningshastighet i H2S miljölösning visar att draghållfastheten och brotttiden för 9Cr-stål är högre än för 20CrMo-stål, men dess sektionskrympning är betydligt lägre än för 20CrMo-stål. Beständigheten hos 9Cr-stål mot spänningskorrosionssprickning av vätesulfid är dålig, den främsta orsaken är användningen av lågtemperaturhärdning, högre hållfasthet.
