煤层气井用抽油杆腐蚀疲劳寿命的影响因素.pdf

第３８卷　 第３期 材　 料　 热　 处　 理　 学　 报 Ｖｏｌ ． ３８　 Ｎｏ． ３ ２０１７年　 ３月 ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＦ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＨＥＡＴ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ Ｍａｒｃｈ ２０１７ 煤层气井用抽油杆腐蚀疲劳寿命的影响因素 １，２ ３ ３ ３ ３ ３ １，２ 李德君 ，　 王　 伟 ，　 庞　 斌 ，　 林　 伟 ，　 李文正 ，　 季　 亮 ，　 冯耀荣 （１．中国石油集团石油管工程技术研究院， 陕西 西安　 ７１００７７；２．石油管材及装备材料服役行为与结构 安全国家重点实验室， 陕西西安　 ７１００７７；３．中石油煤层气有限责任公司韩城分公司， 陕西渭南　 ７１５４００） 摘　 要：通过显微组织分析、断口分析、有限元模拟分析、疲劳裂纹扩展速率测试和应力腐蚀试验研究制造因素、结构因素和材 料强塑性对抽油杆腐蚀疲劳抗力的影响。 结果表明，制造环节易导致抽油杆钢表面氧化脱碳以及镦粗段偏斜从而对抽油杆腐蚀 疲劳寿命产生不利影响；抽油杆结构导致抽油杆镦粗段及前沿存在应力集中，且最大应力总是出现在杆体表面。 表面氧化脱碳 与应力集中的耦合作用使得抽油杆在腐蚀环境中快速诱发疲劳裂纹；在腐蚀环境中，提高抽油杆强度会导致疲劳裂纹扩展速率 的增加，并且高强度抽油杆的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线上会出现应力腐蚀平台；降低抽油杆的强度，提高抽油杆的韧性可以有效降 低抽油杆在Ｈ Ｓ环境里的应力腐蚀开裂敏感性。２ 关键词：抽油杆钢；　 腐蚀疲劳；　 应力集中；　 应力腐蚀 中图分类号：ＴＧ１６２７５　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：１００９⁃６２６４（２０１７）０３⁃０１２１⁃０７ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｓｕｃｋｅｒ ｒｏｄｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏａｌｂｅｄ ｍｅｔｈａｎｅ ｗｅｌｌ １，２ ３ ３ ３ ３ ３ １，２ ＬＩ Ｄｅ⁃ｊｕｎ ，　 ＷＡＮＧ Ｗｅｉ ，　 ＰＡＮＧ Ｂｉｎ ，　 ＬＩＮ Ｗｅｉ ，　 ＬＩ Ｗｅｎ⁃ｚｈｅｎｇ ，　 ＪＩ Ｌｉａｎｇ ，　 ＦＥＮＧ Ｙａｏ⁃ｒｏｎｇ （１．ＣＮＰＣ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｇｏｏｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ７１００７７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｓａｆｅｔｙ ｆｏｒ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｇｏｏｄｓ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｘｉ’ａｎ７１００７７，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｈａｎｃｈｅｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，Ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ Ｃｏａｌｂｅｄ Ｍｅｔｈａｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｗｅｉｎａｎ７１５４００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍａｔｃｈｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆａｔｉｇｕｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓｕｃｋｅｒ ｒｏｄｓ ｓｔｅｅｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇｏｆｕｐｓｅｔｔｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ