P11O石油套管裂纹原因分析及改进措施.docx

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第9期—67—

P110石油套管裂纹原因分析及改进措施

王明英，赵晓君

(陕西省石化压力容器检验站，陕西西安710061)

[摘要]P?10是APISCT中石油专用管的一个钢级，材质37Mn5的钢管通过热处理可达到P110钢级的性能要求，但热处理的

稳定性是关键。本文以某石油专用管厂生产的石油套管在国外固井试压中发生裂纹的案例进行了原因分析并提出了相应建议。

[关键词]P110石油套管；37MnS;热处理；稳定性；热校直；时效；措施

API5CT第9版中将石油专用管钢级分为四组。多数钢级的化学成份要求比较宽松(如：

J55、K55、N80和P110仅对硫、磷有控制要求),为此如按API5CT化学成份要求提供的钢管进行热处理，是否能够满足热处理工艺要求，工艺是否稳定，是否存在一定的质量风险?现以某石油专用管制造厂生产的专用管(原材料管为：37Mn5、J55,

热处理后为P110钢级),在国外固井试压中部分管子发生纵向裂纹的案例加以说明。

1石油专用管产品状况

4-1/2API石油专用管，产品原材料：材质37Mn5,钢级P110,化学成份要求：S≤0.03%、

P≤0.03%;机械性能除要求有较高强度外，同时要有较好的塑性和良好的韧性，具体数值：屈服强度(Rt0.6):758MPa~965MPa;抗拉强度

(Rb):不低于862MPa;伸长率(A):不低于14%;冲击功(Akv):平均值不小于23J;内外表面质量：内外表面不得有超过壁厚5%的线性和非线性缺陷。

2产品加工工艺流程

从鞍钢采购的114.7×6.35,材质37Mn5、

J55钢级套管管体，经热处理(调质，热处理工艺为：淬火温度：880±10℃;淬火介质：水；回火温度：560±10℃)、校直(冷校)、漏磁探伤、加工螺纹后，未经时效处理直接发运至加拿大。

3产品失效状态

运抵加拿大下井后准备固井试压(试压压力：65MPa,稳压时间：30min)时，发现稳不住压力，且随着时间的延长越来越严重，之后将该井的套管柱从井下提上地面，发现一些套管出现纵向开口裂纹，这些套管已完全失效，无法使用。

问题出现后，用户将该批未使用的管子进行了探伤，发现大部分管子外表面存在长短不一的细小裂纹。随后厂方要求用户将这批未使用的经探伤发现长短不一细小裂纹的管子取一段样管，以便进一步分析失效原因。

3.1取样分析

(1)化学成分分析

分别从样管的细小裂纹处和管子本体处(非裂纹区)各取两个样区，共做了四组化学分析，结果如下：

表2TMP装置液态烃泵密封使用情况统计

组别

C

S

Si

Mn

P

Cr

Ni

Mo

Cu

(%)

裂纹区

1

0.36

0.005

0.24

1.24

0.011

0.021

0.02

0.011

0.07

2

0.37

0.006

0.25

1.25

0.012

0.021

0.03

0.011

0.08

非裂纹区

1

0.37

0.006

0.24

1.23

0.011

0.022

0.02

0.012

0.08

2

0.35

0.005

0.24

1.24

0.011

0.021

0.03

0.011

0.07

作者简介：王明英(1969一),男，陕西乾县人，本科学历，工程师，国家注册设备监理师。从事石油化工行业压力容器检验工作20余年，2003年至今从事石油天然气专用管输送管驻厂监造和设备监理工作。

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石油和化工设备

68-故障诊断2012年第15卷

从试样的化学成份看，四组化学成份虽然均符合产品标准要求，但是提高钢淬透性的元素(如：Cr、W、Ni等)和提高钢韧性的元素(如：Mo、Ni、Ti等)含量极低。

(2)力学性能分析

从样管的本体(非裂纹区)取了两个纵向拉伸试样、两个硬度试样和两组纵向冲击试样，结果如下：表2力学性能分析

组别

屈服强度Rt0.6(MPa)

抗拉强度Rb(MPa)

伸长率A(%)

冲击功(J)

HRC

1

2

3

非裂纹区

1

930

1020

15

26

25

30

34

2

945

1030

14.5

27

31

28

35

图12”试样开处(