J55鋼直縫焊油井套管溝槽腐蝕性能

介紹了萊鋼開發(fā)j55石油套管用鋼的過程。通過鈮、鈦復(fù)合微合金化的成分設(shè)計(jì)與合理的生產(chǎn)工藝制定,開發(fā)了具有高強(qiáng)度、高韌性和良好焊接性能的石油套管用鋼產(chǎn)品,產(chǎn)品具有成分均勻、氧含量低、晶粒細(xì)小的特點(diǎn),較好地滿足了用戶的使用要求。

詳細(xì)論述了石油套管用鋼j55在北鋼集團(tuán)北營軋鋼廠1780mm熱連軋生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)踐,針對此鋼種高強(qiáng)度與高沖擊韌性等特殊的力學(xué)和工藝性能要求,在成份設(shè)計(jì)上采用了低c、中mn,并適當(dāng)添加了nb、ti等元素,在軋制工藝上采用了低終軋溫度、低溫大壓下量的控軋控冷工藝,使其產(chǎn)品性能與尺寸指標(biāo)均達(dá)到了用戶要求,從而具備了批量生產(chǎn)j55的能力。

針對高頻焊(hfw)套管用j55鋼縱剖熱軋鋼帶存在成分偏析,且鋼帶中心偏析較嚴(yán)重,制管后中心偏析帶位于焊縫處,在線焊縫正火熱處理后,焊縫熱影響區(qū)偏析帶上便出現(xiàn)條狀馬氏體的問題,在材料設(shè)計(jì)上通過降c、降mn來減輕鋼帶中心偏析,加入微量nb補(bǔ)償因降c、降mn而導(dǎo)致的強(qiáng)度損失,改善管加工工藝性能并防止粘扣。加入微量ca凈化鋼液,促使mns球化,提高材料的綜合性能。研制出一種適用于高頻焊j55鋼級縱剖料用鋼及符合apispec5ct標(biāo)準(zhǔn)的套管。

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介紹了唐鋼1580生產(chǎn)線生產(chǎn)j55石油套管用鋼的工藝流程、產(chǎn)品性能及鋼卷表面出現(xiàn)翹皮缺陷的現(xiàn)象。通過對比分析,查明產(chǎn)生翹皮缺陷的原因主要與連鑄過程的工藝控制有關(guān),連鑄拉速的波動(dòng)導(dǎo)致板坯表面微裂紋和重皮的形成,軋制后即在鋼卷對應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生翹皮缺陷。粗扎立輥軋制力的大小不是造成翹皮缺陷的主要原因,但對翹皮的嚴(yán)重程度有一定的影響。

對處于0mpa、100mpa、200mpa和300mpa恒定拉應(yīng)力下的直縫高頻電阻焊管(erw)進(jìn)行陽極極化,并測定了其焊縫溝槽腐蝕敏感性。測定結(jié)果表明,隨拉應(yīng)力增大溝槽腐蝕敏感系數(shù)增大,腐蝕電流增大。但焊管經(jīng)整管熱處理后,焊縫處溝槽腐蝕敏感系數(shù)明顯減小。

針對j55鋼套管出現(xiàn)螺紋連接處漏水現(xiàn)象,通過錳鹽磷化和鋅鹽磷化接箍進(jìn)行上卸扣試驗(yàn)分析,認(rèn)為螺紋粘扣是造成螺紋連接處漏水的主要原因。從上扣扭矩、接箍磷化、螺紋脂、螺紋參數(shù)及螺紋表面質(zhì)量幾方面對影響粘扣的因素進(jìn)行了詳細(xì)分析,提出了合理的上扣扭矩量、優(yōu)化的螺紋參數(shù)、優(yōu)良的磷化工藝以及選擇優(yōu)質(zhì)的螺紋脂,可從根本上解決套管接箍端螺紋漏水問題。

對九四區(qū)稠油熱采中油氣井套管損壞原因進(jìn)行了分析,了解稠油套管腐蝕的規(guī)律,分析出套損方式以套管外漏為主要原因,提出了油井套管腐蝕因素是造成套管外漏的主要因素,認(rèn)為稠油熱采中油氣井套管腐蝕是土壤水分、含鹽量、溫度等諸多因素共同作用的結(jié)果,其中含水的高低是影響套管腐蝕速度的重要原因。而油層上部套管又是套管腐蝕穿孔的重災(zāi)區(qū)?，F(xiàn)場實(shí)際說明了淺層套管腐蝕穿孔現(xiàn)象的主要原因來自于套管外壁修井液的強(qiáng)烈腐蝕。預(yù)防上部套管腐蝕的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于防止修井液流入套管外壁附近,因此,在井口建立修井液導(dǎo)流和儲(chǔ)存裝置,才是解決問題的關(guān)鍵所在。

石油套管用熱軋帶鋼J55的研制與開發(fā)

介紹了本溪鋼鐵(集團(tuán))有限公司研制開發(fā)的j55石油套管用熱軋帶鋼的化學(xué)成分、靜態(tài)cct曲線、實(shí)際生產(chǎn)工藝及成品帶鋼的金相組織和力學(xué)性能,此產(chǎn)品已成功應(yīng)用于遼河油田和大慶油田。

介紹了api油管用j55鋼級冷拔無縫鋼管的產(chǎn)品供貨技術(shù)要求、試制工藝及質(zhì)量控制、最終試制結(jié)果,對工藝及質(zhì)量控制過程中-76二穿機(jī)組的技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了較詳細(xì)的論述。

本專利涉及低屈強(qiáng)比直縫焊石油套管用鋼的生產(chǎn)。其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:c0.2～0.3,si0.1～0.5,mn0.8～1.5,p≤0.02,s≤0.01,al0.005～0.050,其余為fe和不可避免的雜質(zhì)。

通過數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)測量，研究了第一、第二界面膠結(jié)良好情況下套管井內(nèi)的聲場，考察了水泥密度、套管直徑及其壁厚對套管波幅度的影響，并將部分?jǐn)?shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，套管波幅度隨固井水泥密度增大而減小，低密度水泥和常規(guī)密度水泥固井時(shí)所得到的套管波幅度相差較大；因此，進(jìn)行固井質(zhì)量評價(jià)時(shí)對不同密度的水泥應(yīng)采用不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)套管直徑不變而壁厚增大時(shí)，套管波到時(shí)不變而幅度增大；當(dāng)套管壁厚不變而直徑增大時(shí)，套管波到時(shí)延后而其絕對幅度減小。對油田中常用的三種套管，在大型號套管中所得到的套管波的相對幅度也較大。另外，數(shù)值結(jié)果中套管波相對幅度隨水泥密度的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果基本一致。

通過數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)測量,研究了第一、第二界面膠結(jié)良好情況下套管井內(nèi)的聲場,考察了水泥密度、套管直徑及其壁厚對套管波幅度的影響,并將部分?jǐn)?shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,套管波幅度隨固井水泥密度增大而減小,低密度水泥和常規(guī)密度水泥固井時(shí)所得到的套管波幅度相差較大;因此,進(jìn)行固井質(zhì)量評價(jià)時(shí)對不同密度的水泥應(yīng)采用不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)套管直徑不變而壁厚增大時(shí),套管波到時(shí)不變而幅度增大;當(dāng)套管壁厚不變而直徑增大時(shí),套管波到時(shí)延后而其絕對幅度減小。對油田中常用的三種套管,在大型號套管中所得到的套管波的相對幅度也較大。另外,數(shù)值結(jié)果中套管波相對幅度隨水泥密度的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果基本一致。

采用控制電位的電化學(xué)極化方法,在w(nacl)=3.5%溶液中對試樣在-550mv極化電位下極化144h后,測定了不同熱處理工藝下ct80鋼級連續(xù)油管erw焊縫溝槽腐蝕的敏感性。結(jié)果表明,這種高潔凈度、低碳微合金化鋼連續(xù)油管erw焊縫在焊態(tài)、調(diào)質(zhì)、回火三種狀態(tài)下,焊縫溝槽腐蝕的敏感性均很小,敏感系數(shù)均小于1.3。其中,調(diào)質(zhì)處理后焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)只有1.03,與母材基本相同。三種狀態(tài)下焊縫溝腐蝕敏感性強(qiáng)弱依次為:焊態(tài)>回火>調(diào)質(zhì)。焊縫區(qū)夾雜物、組織和成分偏析以及殘余應(yīng)力等是引起焊縫溝槽腐蝕的主要因素。

溝槽腐蝕多見于油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)中,對安全生產(chǎn)造成極大的影響。通過api579剩余強(qiáng)度評價(jià)方法,對缺陷尺寸及油管受力進(jìn)行分析,不僅可以較為準(zhǔn)確的判斷含溝槽腐蝕缺陷油管的應(yīng)力狀態(tài),對危險(xiǎn)管段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和維修,保證油氣田的安全生產(chǎn);還能避免不必要的管段維修及更換,對降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。

綜述了j55油套管鋼腐蝕的研究進(jìn)展,提供了影響j55油套管鋼腐蝕的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn),在溫度、co2分壓、流速、礦化度、cl-、hco3-和時(shí)間條件下j55油套管鋼的腐蝕速率均呈現(xiàn)極值,酸化液、硫酸鹽還原菌(srb)以及拉應(yīng)力加速腐蝕,而微量h2s、ph值、嗜油好氧細(xì)菌、壓和彎曲應(yīng)力減緩腐蝕;腐蝕產(chǎn)物膜的成分與結(jié)構(gòu)因腐蝕環(huán)境不同而各異,致密、結(jié)合力強(qiáng)的膜才能抑制腐蝕;原油、h2s和o2的加入改變反應(yīng)的傳質(zhì)過程和界面狀態(tài)。

介紹了唐鋼1580生產(chǎn)線生產(chǎn)石油套管用鋼j55的工藝流程、產(chǎn)品成分性能及鋼卷表面出現(xiàn)翹皮缺陷的現(xiàn)象。對連鑄坯質(zhì)量、粗軋立輥軋制力、熱卷箱模式等因素進(jìn)行了試驗(yàn)分析,認(rèn)為j55出現(xiàn)翹皮缺陷是由于連鑄坯表面存在角裂紋,在經(jīng)粗軋立輥軋制后進(jìn)一步加重產(chǎn)生的。而連鑄坯角裂缺陷的產(chǎn)生與連鑄拉速的波動(dòng)及鈮的碳氮化物在奧氏體晶界析出有關(guān)。提出了加強(qiáng)對二冷噴嘴的檢查維護(hù)力度,保證鑄坯寬度方向溫度均勻分布;提高鑄坯矯直前溫度和鋼中鈦含量的改進(jìn)措施。

在油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)中,外加陰極電流可以有效地抑制油井套管外壁的腐蝕;但是模擬實(shí)驗(yàn)表明,外加陰極電流同時(shí)也可以加速套管內(nèi)壁的腐蝕。本文采用等效電路對這一結(jié)果進(jìn)行分析,提出了幾種消除不利因素的方法。

油水集輸管線中溝槽腐蝕成因分析

采用兩類四種軋制工藝制備了含鈮j55石油套管鋼,分析了不同軋制工藝對鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:高溫精軋開軋工藝制備鋼的顯微組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體(qf)+珠光體(p)+少量粒狀貝氏體(gb),其強(qiáng)度和韌性均可達(dá)到gb/t19830—2005規(guī)定值;低溫精軋開軋工藝制備鋼的顯微組織為針狀鐵素體(af)+gb+qf,其強(qiáng)度和韌性均有明顯提高,改善了鋼的力學(xué)性能;其夾雜物主要為硫化物和高熔點(diǎn)氧化物,可通過控制夾雜物的含量來提高鋼的韌性。