含CO2環(huán)境下油井管材料腐蝕疲勞性能研究.pdf

1、隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油氣井不斷向深井、超深井發(fā)展，開(kāi)采環(huán)境越來(lái)越苛刻，油井管的服役條件也越來(lái)越惡劣。油井管不僅受到CI-、H2S、CO2和O2等腐蝕介質(zhì)的破壞，還受到交變載荷作用，腐蝕環(huán)境與交變載荷共同作用產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。在腐蝕疲勞過(guò)程中，裂紋萌生壽命占總壽命的10％，裂紋擴(kuò)展壽命占總壽命的90％，因此，研究油井管的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，可有效預(yù)測(cè)服役條件下的剩余壽命。本文主要研究含CO2環(huán)境下油井管的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，并建立相關(guān)

2、的壽命預(yù)測(cè)模型。腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的影響因素包括環(huán)境因素、應(yīng)力狀態(tài)和材料特性，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)改變腐蝕環(huán)境和應(yīng)力狀態(tài)，研究P110和13Cr油管的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展特性。腐蝕介質(zhì)分別為大氣環(huán)境（作為對(duì)比實(shí)驗(yàn)）、3.5wt％ NaCl溶液和CO2-Cl-共存環(huán)境，大氣環(huán)境下交變載荷頻率為10Hz，腐蝕環(huán)境下頻率分別為10Hz、5Hz和1Hz，分別得到不同條件、不同應(yīng)力強(qiáng)度因子下，油管腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率。
　　本研究主要研究?jī)?nèi)容包括：

3、⑴大氣環(huán)境下，油管的疲勞裂紋擴(kuò)展速率僅與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，可以當(dāng)作純疲勞。⑵在3.5wt％ NaCl、CO2-Cl-腐蝕介質(zhì)中，載荷頻率降低，每周期內(nèi)的腐蝕損傷時(shí)間變長(zhǎng)，油管的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率加快。⑶P110油管腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率受頻率影響較明顯，該油管耐腐蝕性較差，腐蝕損傷增加，會(huì)加快油管斷裂失效。13Cr油管疲勞裂紋擴(kuò)展速率受頻率影響較小，當(dāng)頻率較高時(shí)裂紋擴(kuò)展速率變化不大，只有頻率較低時(shí)裂紋擴(kuò)展速率增加。⑷根據(jù)斷口形貌和能譜分析，