Confronto tra la corrosione e le proprietà meccaniche dell'acciaio 9Cr e dell'acciaio 20CrMo per vergella in soluzione acida
Con l'aumento della vita mineraria dei principali giacimenti petroliferi in Cina, lo sviluppo dello sviluppo offshore di petrolio e gas e la promozione della tecnologia di sfruttamento dei giacimenti petroliferi ad alta pressione, l'ambiente di servizio delle aste a ventosa si sta sviluppando verso pozzi profondi, forte corrosione, pesante petrolio e così via, e l'ambiente di contatto sta peggiorando sempre di più. Il principale meccanismo di corrosione delle barre comprende corrosione elettrochimica, corrosione da CO2 e corrosione da H2S, ecc. Le forme di corrosione sono principalmente suddivise in corrosione uniforme e corrosione locale, tra cui la corrosione locale è principalmente fessurazione da corrosione, corrosione per vaiolatura e corrosione a fossa. Soprattutto nell'ambiente dei pozzi petroliferi contenenti H2S, la barra 20CrMo viene generalmente utilizzata per produrre la barra. Tuttavia, a causa dell’incapacità di soddisfare la domanda di robustezza ultraelevata ed elevata resistenza alla corrosione, continuano a verificarsi incidenti di frattura, che incidono gravemente sulla produzione di petrolio greggio, aumentano i costi di lavorazione dei pozzi e aumentano i costi di recupero del petrolio.
Il Cr è un elemento di lega relativamente economico che migliora la resistenza alla corrosione acida e al cloro dell'acciaio. Riducendo il contenuto di C, Mn, S e P, i ricercatori hanno aumentato notevolmente il contenuto dell'elemento Cr per esplorare e sviluppare un acciaio per barre - 9acciaio al Cr a basso contenuto di C, alto Cr e ad altissima resistenza alla corrosione. In considerazione della carenza di resistenza alla corrosione dell'asta di ventosa ad alta resistenza esistente e della nuova resistenza ultraelevata in ambiente H2S, le proprietà di fessurazione da corrosione anti-H2S del 20CrMo e del nuovo acciaio 9Cr sono state caratterizzate e confrontate mediante test di immersione completa in soluzione acida e deformazione lenta prova di trazione a velocità.
Un nuovo tipo di acciaio 0.08C-9Cr (di seguito denominato acciaio 9Cr) utilizzato per l'asta di pompaggio è stato progettato mediante fusione a induzione sotto vuoto. La billetta di fusione è stata mantenuta a 1200 gradi per 1 ora e poi forgiata in un'asta rotonda con Φ25,4 mm. La temperatura finale di forgiatura era di 900 gradi e l'aria veniva raffreddata a temperatura ambiente dopo la forgiatura. Il materiale di confronto era l'acciaio 20CrMo utilizzato nella barra D standard GB/T26075-2010, che è stata campionata direttamente dalla barra finita.
Processo di trattamento termico della barra tonda in acciaio 9Cr: riscaldamento a 860 gradi per 20 minuti, quindi raffreddamento ad aria a temperatura ambiente, rinvenimento a 200 gradi per 1 ora, raffreddamento ad aria a temperatura ambiente. Il processo di trattamento termico dell'acciaio 20CrMo è di tempra a 880 gradi e rinvenimento ad alta temperatura di 500 gradi. Il test comparativo trae le seguenti conclusioni:
(1) I risultati dei test di immersione in soluzione NACE e dei raccordi mostrano che la resistenza alla corrosione dell'acciaio 9Cr è ovviamente migliore di quella dell'acciaio 20CrMo. La velocità di corrosione dell'acciaio 9Cr è rimasta stabile durante tutta la fase del test di immersione. La velocità di corrosione dell'acciaio 20CrMo nella fase iniziale di immersione è simile a quella dell'acciaio 9Cr e, con l'estensione del tempo di immersione, la velocità di corrosione continua ad aumentare, risultando significativamente superiore a quella dell'acciaio 9Cr.
(2) I risultati del test di trazione a velocità di deformazione lenta in una soluzione ambientale H2S mostrano che la resistenza alla trazione e il tempo di rottura dell'acciaio 9Cr sono superiori a quelli dell'acciaio 20CrMo, ma il ritiro della sezione è significativamente inferiore a quello dell'acciaio 20CrMo. La resistenza dell'acciaio 9Cr alla tensocorrosione da idrogeno solforato è scarsa, il motivo principale è l'uso della tempra a bassa temperatura, maggiore resistenza.
