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在油田钻井生产中钻具的哪些部位容易被硫化氢腐蚀?

归档日期:08-18       文本归类:德玛斯特      文章编辑:爱尚语录

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  含硫油气井钻井开发过程中,由于湿硫化氢的出现,常常会出现钻杆、套管、钻井设备、钻井仪器等腐蚀和损坏。

  1)从设计初就要考虑应注意的问题:设计图样上一定要注明设备存在硫化氢应力腐蚀的倾向,以引起制造及使用单位的重视。在技术要求中应对制造、焊接、热处理、无损检测等提出具体要求;

  2)材料选择要根据湿硫化氢应力腐蚀环境中,慎选设备各受压元件的材质。应从GB 150—1998《钢制压力容器》、GB 6654—1996《压力容器用钢板》中选取锰、硫、磷含量较低的钢材。锰元素在钢材生产和设备的焊接过程中,会产生出马氏体/贝氏体高强度、低韧性的显微金相组织,表现出极高的硬度,这对设备抗硫化氢应力腐蚀极为不利。硫元素则在钢材中形成MnS、FeS等非金属夹杂物,致使局部显微组织疏松,在湿硫化氢环境下会诱发氢腐蚀或有关应力氢腐蚀。选用晶粒细密、非金属夹杂物少、无空穴的镇静钢是避免或减少氢鼓泡的有效途径。应避免选用高强度钢以防止应力腐蚀的发生。在满足强度的前提下,尽可能采用强度低的低氢碱性焊条进行焊接,以克服应力腐蚀。不允许铁素体钢与奥氏体钢混合使用,异种钢的焊接因金相组织的差异或合金成分的不同,焊接接头的局部应力会升高,焊缝出现裂纹的现象较为普遍。

  3) 结构设计不合理容易引起该部位的应力集中,产生局部拉应力,在含硫化氢介质的作用下会诱发应力腐蚀。设计中应注意结构的连续性,避免形状和尺寸发生突变,焊缝外形应尽量连续圆滑,壳体上接管端面内侧应打磨成圆角。

  4)制造在制造过程中,由于锻打、金加工、冷加工、焊接等原因,会产生划痕、凹坑、裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未溶合等制造缺陷。当设备在湿硫化氢工作环境时,这些缺陷易诱发应力腐蚀和有关应力的氢腐蚀。要认真进行焊接工艺评定及无损检测,将缺陷控制在最低值。严格控制焊接接头的硬度,制定合理的焊后热处理工艺,消除焊接残余应力,细化晶粒,避免焊缝及热影响区产生裂纹,改善焊接接头的力学性能,消除应力腐蚀。

  对图样上注明有硫化氢应力腐蚀倾向的设备,首先要做好材料的购买和复验工作,除要求供货方按有关规定提供材料的质量证明外,主要受压元件的材料还应做理化复验,以检查锰、硫含量及非金属夹杂物含量是否超标,各项力学性能是否符合要求,坚决做到不合格的材料不投用。当2%<冷变形量≤5%时,要进行应力消除热处理;当冷变形量>5%时,要进行正火或回火处理。热处理后,不允许在接触介质一侧打钢印。设备的焊接应按JB/T 4709—2000《钢制压力容器焊接规程》、JB 4708—2000《钢制压力容器工艺评定》进行,严格按JB4730—94《压力容器无损检测》进行检测。

  (1) 所有焊缝均应经焊接工艺评定,包括对焊、补焊、管子与管板的焊接、堆焊、角焊等;

  (3) 焊接接头(包括焊缝、热影响区)的硬度一般控制在HB≤235的范围内;

  (4) 焊接工艺评定、焊接试板及每一种焊接工艺施焊的产品焊缝(一条纵焊缝、环焊缝、接管焊缝和填角焊、管子/管板焊缝)均应按上述要求进行硬度测定,产品上的硬度测定应在介质接触一侧的表面进行。工艺评定及试板上的硬度测定应在横截面上测定(距表面1.5mm处);

  (5) 焊缝外的起弧、打弧点(包括临时的焊缝处)均应在焊后热处理前打磨0.3mm以上,并做磁粉或着色检查;

  (6) 所有焊接接头不应留下封闭的中间空隙(如衬板、加强板的四周填角焊后),如不可避免时,应开设排气孔。

  6)焊后热处理,原则上应对所有焊接接头进行焊后消除应力热处理,焊后热处理温度应按标准要求尽可能取上限,以保证焊接接头硬度达到要求。热处理应尽量在炉内进行,当有困难时,应将含有接管等部件的筒节(或壳板)在炉内进行热处理,其余无法进行热处理的焊接接头也应采用硬度不大于185的焊接工艺进行施焊。

  7)对于低浓度的H2SOJ2S分压≤lkPa)环境,只要在设备选材上使用小于600 MPa级别 的耐硫化氢应力腐蚀的碳钢或优质低合金高强钢,一般可以达到防止硫化氢应力腐蚀的 目的.而对于中高浓度H2S(H2S分压>ll(Pa)的情况,除了所选钢材需对H2S 低敏感以外还必须同时采取其它防范措施萁中包括添加缓蚀剂和施加防腐涂料,有的还 采用了近年来应用逐渐广泛的热喷涂技术,热喷涂法应用于防止硫化氢应力腐蚀是可行的。

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