Vergelijking van corrosie- en mechanische eigenschappen van 9Cr-staal en 20CrMo-staal voor staaf in zure oplossing
Met de toename van de levensduur van de mijnbouw van grote olievelden in China, de ontwikkeling van de offshore olie- en gasontwikkeling en de bevordering van hogedrukolieveldexploitatietechnologie, ontwikkelt de serviceomgeving van sucker rod zich in de richting van diepe putten, sterke corrosie, zware olie enzovoort, en de contactomgeving wordt steeds erger. Het belangrijkste mechanisme van staafcorrosie omvat elektrochemische corrosie, CO2-corrosie en H2S-corrosie, enz. De corrosievormen zijn hoofdzakelijk verdeeld in uniforme corrosie en lokale corrosie, waaronder de lokale corrosie voornamelijk corrosiescheuren, putcorrosie en putcorrosie. Vooral in de oliebronomgeving die H2S bevat, wordt over het algemeen 20CrMo-staaf gebruikt om staaf te maken. Echter, vanwege het onvermogen om te voldoen aan de vraag naar ultrahoge sterkte en hoge corrosieweerstand, blijven breukongevallen voorkomen, wat de productie van ruwe olie ernstig beïnvloedt, de kosten van het onderhoud van boorputten verhoogt en de kosten voor het terugwinnen van olie verhoogt.
Cr is een relatief goedkoop legeringselement dat de zuur- en chloorcorrosieweerstand van staal verbetert. Door het gehalte aan C, Mn, S en P te verminderen, hebben de onderzoekers het gehalte aan Cr-elementen aanzienlijk verhoogd om een laag C, hoog Cr, corrosiebestendig staafstaal - 9Cr-staal met ultrahoge sterkte te onderzoeken en te ontwikkelen. Met het oog op het tekort aan bestaande hoge sterkte en nieuwe ultrahoge sterkte zuigstangcorrosieweerstand in H2S-omgeving, werden de anti-H2S-corrosie-scheureigenschappen van 20CrMo en nieuw 9Cr-staal gekarakteriseerd en vergeleken door volledige onderdompelingstest in zure oplossing en langzame rek snelheid trekproef.
Een nieuw type staal 0.08C-9Cr (hierna 9Cr-staal genoemd) dat wordt gebruikt voor de pompstang, werd ontworpen door middel van vacuüminductiesmelten. De gietstaaf werd gedurende 1 uur op 1200 graden gehouden en vervolgens tot een ronde staaf met Φ25,4 mm gesmeed. De uiteindelijke smeedtemperatuur was 900 graden en de lucht koelde na het smeden af tot kamertemperatuur. Het vergelijkingsmateriaal was 20CrMo-staal dat werd gebruikt in GB/T26075-2010 standaard D-staaf, dat rechtstreeks werd bemonsterd uit de voltooide staaf.
Warmtebehandelingsproces van ronde staaf van 9Cr-staal: verwarming tot 860 graad gedurende 20 minuten, vervolgens luchtkoeling tot kamertemperatuur, tempering op 200 graden gedurende 1 uur, luchtkoeling tot kamertemperatuur. Het warmtebehandelingsproces van 20CrMo-staal is 880 graden blussen en 500 graden hoge temperatuur temperen. De vergelijkende test trekt de volgende conclusies:
(1) De resultaten van de immersietest en de montage van de NACE-oplossing tonen aan dat de corrosieweerstand van 9Cr-staal duidelijk beter is dan die van 20CrMo-staal. De corrosiesnelheid van 9Cr-staal bleef stabiel gedurende de gehele fase van de onderdompelingstest. De corrosiesnelheid van 20CrMo-staal in de beginfase van onderdompeling is vergelijkbaar met die van 9Cr-staal, en met de verlenging van de weektijd blijft de corrosiesnelheid toenemen, wat aanzienlijk hoger is dan die van 9Cr-staal.
(2) De resultaten van de langzame treksnelheid in een H2S-milieuoplossing laten zien dat de treksterkte en breuktijd van 9Cr-staal hoger zijn dan die van 20CrMo-staal, maar dat de sectiekrimp aanzienlijk lager is dan die van 20CrMo-staal. De weerstand van 9Cr-staal tegen spanningscorrosie door waterstofsulfide is slecht, de belangrijkste reden is het gebruik van temperen bij lage temperatuur en hogere sterkte.
