مقارنة التآكل والخواص الميكانيكية للصلب 9Cr والصلب 20CrMo للقضبان في المحلول الحمضي
مع زيادة عمر التعدين لحقول النفط الرئيسية في الصين، وتطوير تطوير النفط والغاز البحري وتعزيز تكنولوجيا استغلال حقول النفط ذات الضغط العالي، تتطور بيئة خدمة قضبان المصاصة نحو الآبار العميقة والتآكل القوي والثقيلة النفط وما إلى ذلك، وبيئة الاتصال تزداد سوءا. تشمل الآلية الرئيسية لتآكل القضبان التآكل الكهروكيميائي، وتآكل ثاني أكسيد الكربون، وتآكل كبريتيد الهيدروجين، وما إلى ذلك. وتنقسم أشكال التآكل بشكل أساسي إلى تآكل موحد وتآكل محلي، ومن بينها التآكل المحلي هو بشكل رئيسي صدع التآكل، وتآكل الحفرة، وتآكل الحفرة. خاصة في بيئة آبار النفط التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين، يتم استخدام قضيب 20CrMo بشكل عام لصنع القضبان. ومع ذلك، نظرًا لعدم القدرة على تلبية الطلب على القوة العالية جدًا والمقاومة العالية للتآكل، تستمر حوادث الكسور في الحدوث، مما يؤثر بشكل خطير على إنتاج النفط الخام، ويزيد من تكاليف صيانة الآبار، ويزيد من تكاليف استخراج النفط.
الكروم هو عنصر صناعة سبائك غير مكلف نسبيًا يعمل على تحسين مقاومة الفولاذ للتآكل بالأحماض والكلور. من خلال تقليل محتوى C وMn وS وP، قام الباحثون بزيادة محتوى عنصر Cr بشكل كبير لاستكشاف وتطوير قضبان فولاذية منخفضة C وعالية Cr وفولاذ مقاوم للتآكل عالي القوة - 9Cr. نظرًا لنقص القوة العالية الحالية ومقاومة تآكل قضبان المصاصة الجديدة فائقة القوة في بيئة H2S، تم تمييز خصائص التكسير المضاد للتآكل H2S لـ 20CrMo والفولاذ 9Cr الجديد ومقارنتها باختبار الغمر الكامل في المحلول الحمضي والإجهاد البطيء. اختبار معدل الشد.
تم تصميم نوع جديد من الفولاذ 0.08C-9Cr (يشار إليه فيما يلي بفولاذ 9Cr) المستخدم لقضبان الضخ عن طريق الصهر بالحث الفراغي. تم تثبيت قالب الصب عند درجة حرارة 1200 لمدة ساعة واحدة ثم تم تشكيله على شكل قضيب دائري بقطر Φ25.4mm. كانت درجة حرارة الحدادة النهائية 900 درجة وتم تبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة بعد الحدادة. كانت مادة المقارنة عبارة عن فولاذ 20CrMo المستخدم في قضيب D القياسي GB/T26075-2010، والذي تم أخذ عينات منه مباشرة من القضيب النهائي.
عملية المعالجة الحرارية للقضيب الدائري الفولاذي 9Cr: التسخين إلى درجة 860 لمدة 20 دقيقة، ثم تبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة، والتلطيف عند 200 درجة لمدة ساعة واحدة، وتبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة. عملية المعالجة الحرارية للفولاذ 20CrMo هي تبريد بدرجة حرارة 880 درجة وتلطيف بدرجة حرارة عالية بمقدار 500 درجة. ويخلص الاختبار المقارن إلى الاستنتاجات التالية:
(1) يُظهر اختبار الغمر بمحلول NACE ونتائج التركيب أن مقاومة التآكل للفولاذ 9Cr أفضل بشكل واضح من مقاومة الفولاذ 20CrMo. ظل معدل التآكل للفولاذ 9Cr ثابتًا طوال مرحلة اختبار الغمر. معدل التآكل للفولاذ 20CrMo في المرحلة الأولية من الغمر يشبه معدل التآكل للفولاذ 9Cr، ومع تمديد وقت النقع، يستمر معدل التآكل في الزيادة، وهو أعلى بكثير من الفولاذ 9Cr.
(2) تظهر نتائج اختبار الشد البطيء لمعدل الانفعال في المحلول البيئي H2S أن قوة الشد ووقت الكسر للفولاذ 9Cr أعلى من الفولاذ 20CrMo، لكن انكماش قسمه أقل بكثير من الصلب 20CrMo. مقاومة الفولاذ 9Cr للتكسير الناتج عن إجهاد كبريتيد الهيدروجين ضعيفة، والسبب الرئيسي هو استخدام درجة حرارة منخفضة وقوة أعلى.
