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隨著油氣田開發(fā)逐漸向更苛刻環(huán)境轉(zhuǎn)移，對高含硫油氣田的開發(fā)力度不斷加大，油套管材料的抗硫檢測數(shù)量呈指數(shù)式上漲。據(jù)統(tǒng)計，近5年來油套管材料抗硫檢測數(shù)量增加了近100倍，其中主要為抗硫化物應力腐蝕開裂試驗。NACE TM0177 A法恒拉伸應力腐蝕試驗方法由于方法簡潔、流程規(guī)范、驗收指標明確等優(yōu)點，是普遍采用的抗硫化物應力開裂試驗方法，但該方法在實際操作過程中也存在一些容易導致試驗失敗、影響試驗準確性的問題。本工作就這些問題進行了詳細的分析，明確了影響NACE TM0177 A法的影響因素，并提出了解決辦法。

1、NACETM0177A法試驗簡介

NACETM0177A法一金屬耐特殊形式環(huán)境斷裂H2S的實驗室試驗標準拉伸試驗，該方法可評價在單軸拉伸加載下的金屬抗環(huán)境開裂能力。該方法通過斷裂時間來確定材料抗環(huán)境開裂的敏感性，試驗裝置及原理見圖1。通過應力環(huán)給試樣加.載所需應力，將試樣浸泡在飽和硫化氫溶液中，以觀察濕硫化氫環(huán)境中材料的開裂狀況。試驗持續(xù)時間720h，試驗溶液的溫度在(24士3) C范圍內(nèi)。試驗后，放大10倍對試樣工作段進行檢查，工件段斷裂或表面有裂紋視為不合格。

筆者通過近5年來對約1000件樣品進行試驗，發(fā)現(xiàn)NACE TM0177 A法存在重現(xiàn)性差的問題,隨即對樣品的加工質(zhì)量、溶液的除氧情況、以及加載過程中扭應力的引入等幾個關鍵環(huán)節(jié)進行了分析。

2、試驗

2.1試驗材料

樣品缺陷及除氧情況對試驗的影響研究選用常見油套管材料P110鋼作為研究對象，扭應力對試驗的影響研究選用屈服強度較低的16Mn鋼作為研究對象，以突顯扭應力的影響。P110 鋼和16Mn鋼的名義屈服強度分別為644 MPa和247 MPa。

2.2試驗方法

采用NACE TM0177- 2005標準A法對16Mn和P110試樣進行抗H2S應力腐蝕開裂試驗。試驗溶液為常用的A溶液(質(zhì)量分數(shù)5% NaCl +0.5%冰乙酸),加載力為100%名義屈服強度。

2.3樣品缺陷預制

A法試樣尺寸要求見圖2和表1。依據(jù)常規(guī)存在的點缺陷和線缺陷兩種加工缺陷，采用機械法預制點缺陷及線缺陷，缺陷尺寸及位置見表2，預制缺，陷樣品宏觀形貌見圖3。

2.4除氧控制

按照標準以100 mL/min的速率對1L溶液除氧1h，同時縮短除氧時間(1L溶液0.5h)進行不完全除氧，通過對比二種除氧控制試驗研究除氧情況對硫化物應力開裂試驗的影響。

3、結果與討論

3.1樣品缺陷對試驗的影響

P110試樣的試驗結果如圖4所示，試樣的斷裂時間見表3。由圖4可見,有缺陷的試樣均在缺陷處發(fā)生斷裂，正常試樣的斷裂位置均在工作段。其中，點缺陷斷面與拉伸應力呈45°角，且伴有微裂紋。線缺陷斷口存在頸縮斷口附近無微裂紋，正常試樣斷口中部存在平臺。由表2可見，缺陷試樣斷裂時間會遠短于正常試樣斷裂時間，缺陷的存在加速了P110材料的硫化氫應力腐蝕開裂失效。

3.2溶液除氧情況對試驗的影響

NACE TM0177 A法對試驗溶液pH有著嚴格的要求，在與試樣接觸前、硫化氫飽和前或飽和后溶液的pH應在2.6~2.8，所采取的除氧措施必須確保除氧后溶液的pH≤3. 0，試驗期間pH會上升但不應大于4.0,如果pH超過4.0,則試驗無效。研究發(fā)現(xiàn)，當按標準要求對溶液進行除氧后，試驗過程中溶液始終保持清亮，溶液pH始終在標準規(guī)定的有效范圍內(nèi)，而不完全除氧則導致溶液中出現(xiàn)黑色絮狀物，同時溶液pH大于4.0，造成試驗失效。

4、結論

（1）機加工表面缺陷對材料抗硫化物應力腐蝕開裂試驗的結果有明顯的影響，樣品會在缺陷處發(fā)生過早的失效，其中點缺陷相對線缺陷應力集中更為明顯，因此，失效時間更短暫。

（2）試驗中除氧不完全會改變腐蝕機制，使得腐蝕產(chǎn)物增多，腐蝕產(chǎn)物附著在樣品表而阻礙氫滲入金屬基體，延長樣品的斷裂時間，同時使得pH升高，導致試驗失效。

（3）扭應力會導致樣品在變徑段產(chǎn)生大的應力集中，引起樣品的非正常失效，扭應力對試驗結果的影響大于加工缺陷的。

以上就是無錫力博為大家總結的關于抗硫化物應力腐蝕開裂試驗NACETM0177A法的影響因素，如果您也有相關的檢測需求，歡迎前來咨詢，我們會有專業(yè)的項目工程師為您答疑解惑，期待您的來電！