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1Cr18Ni9Ti不锈钢管接箍的应力腐蚀断裂

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-25  浏览次数:14 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网编辑人员获悉:某含硫天然气井采用分级固井的新工艺过程中,下段固井后,在继续固上段套管时,发生泥浆短路循环,当时

 中华不锈钢网编辑人员获悉:某含硫天然气井采用分级固井的新工艺过程中,下段固井后,在继续固上段套管时,发生泥浆短路循环,当时固井暂时中断,在分析情况准备采取措施时,不久,1Cr18Ni9Ti不锈钢管突然断裂,发现距井口603m处接箍断裂。
  
  1Cr18Ni9Ti不锈钢管接箍的金相组织:断裂接箍的金相组织为保留原马氏体位向的回火索氏体,马氏体的位向较强,碳化物析出不充分。而未断的接箍的金相组织比较均匀,马氏体位向不很明显。
  
  金相分析表明,断裂接箍的奥氏体实际晶粒度为7级,而未断接箍的奥氏体实际晶粒度为9级。扫描电镜及断裂源处的二次复型电镜观察表明,断口为沿晶断裂。由图可见,断口均为沿晶断裂。微区能谱分析表明,在断口表面上有硫化物存在。这说明,断裂可能是由硫化物应力腐蚀所引起。
  
  综合以上观察分析表明,未发现材料的冶金质量缺陷,但断裂接箍硬度偏高,同时由于深井高温造成泥浆中的铁铬盐分解出H2S,因此使1Cr18Ni9Ti钢管接箍处于含硫化物的应力腐蚀介质中而造成应力腐蚀断裂。
  
  防止的基本措施是进行适当的回火处理,降低1Cr18Ni9Ti不锈钢管的硬度(强度),减少该钢由于硫化物而引起的应力腐蚀敏感性。
  
  ①06Cr25Ni20不锈钢管晶间腐蚀复验:按GB-1223-75用H2SO4-Cu2SO4法对全部试样进行了晶间腐蚀复验。结果除备用06Cr25Ni20钢管外,1及2炉管全部都有晶间腐蚀倾向,即说明它们都处于敏化状态。对上述有晶间腐蚀倾向的钢管加热到1050℃,保温30min,水淬进行固溶处理,再进行晶间腐蚀试验发现全部试样均无晶间腐蚀倾向。
  
  ②在06Cr25Ni20不锈钢管样品上发现有条带状非金属夹杂物,经电子探针及X射线衍射结构分析证明,是包着Al203的硫化物夹杂.点蚀往往在这些夹杂物的部位上形成。这与文献的结果是一致的。
  
  中华不锈钢网编辑人员获悉:当06Cr25Ni20钢管有残余应力存在的情况下,在点蚀部位造成较大的应力集中,在腐蚀介质作用下,导致以点蚀为起源的晶间型应力腐蚀断裂。
  
  几点结论
  
  ①化验结果表明样品的化学成份是合格的。
  
  ③1及2炉再热器06Cr25Ni20不锈钢管均为敏化态,对晶间腐蚀敏感,而备用管处于固溶态,对晶间腐蚀不敏感。
  
  ③除备用管外1#及2#锅炉的再热器管均遭腐蚀,产生了不同程度的晶间腐蚀及晶间型应力腐蚀。
  
  ④1#炉部分管段泄漏系因存在着严重的晶间腐蚀(深度>1.0mm)或很深的晶间型.应力腐蚀裂纹,裂纹深达1.0mm,在一定压力下使06Cr25Ni20不锈钢管破裂。
  
  金相检察  试样经高氯酸电解抛光及10%铬酸电解腐蚀后观察:全部为奥氏体组织,晶粒大小不均匀,并且发现大口径钢管的外壁都在不同程度上存在微裂纹,其中裂纹严重的深度可达2mm左右。同时都在不同程度上存在着晶间腐蚀,晶间腐蚀的深度,严重的可达1.8mm。
  
  观察表明,大口径钢管内壁上均存在较轻微的晶间腐蚀,深度约在0.1~0.25mm之间。
  
  金相观察表明:大口径钢管裂纹由外部向内壁扩展,形成的裂纹是点蚀诱发的,也可能是由表面产生的晶间腐蚀,沿晶界裂纹向内扩展。裂纹有主干,也有分支,细而长。
  
  晶间腐蚀是由大口径厚壁钢管外壁向管内壁发展的。
  
  扫描电镜观察表明:沿裂纹折断后得到的断口,宏观可见晶粒裸露,无塑性变形痕迹,完全属脆性断口。晶界上尚有细小的二次裂纹,晶面上有腐蚀孔、坑及腐蚀通道,这些都说明。断裂是由腐蚀造成的,并且完全属于脆性断裂。
  
  中华不锈钢网编辑人员获悉:电子探针微区分析表明:断口表面上有3.8%Cl-,钢管表面蚀坑内含有3.4%Cl-,这说明在蚀坑及裂纹内都含有带Cl-的腐蚀产物。
  
  腐蚀产物的化学分析表明:腐蚀产物中含有4.5%Cl-及20.4%Fe。

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