本发明属于腐蚀与防护领域,特别涉及一种金属材料单质硫腐蚀试验方法及试验夹具。
背景技术:
1、在高含硫气田地面开发过程中,从井口输出的含硫天然气,通过井场管线、气体处理设备以及集输系统,易在管道内产生单质硫沉积腐蚀,同时单质硫与co2、h2s和油气田生成水的混合物对管线也具有强烈的腐蚀,造成管线和设备单质硫垢下腐蚀,严重影响油气田的安全生产。
2、应力腐蚀开裂是高含硫气田采输管道和设备面临的一种破坏形式,应力腐蚀破坏发生突然,危害性大。而且目前尚无有效定量表征单质硫存在条件下应力腐蚀开裂的试验方法,对于单质硫存在的环境中材料应力腐蚀开裂的试验方法,存在以下难题:
3、1)悬浮硫或沉积硫不溶于水,单质硫在水溶液中会漂浮在溶液表面或沉积在溶液底部,而非均匀分布在溶液中,溶液中硫粉很难附着在试样表面;
4、2)在试样上涂敷硫,很难保证涂敷硫与试样保持紧密接触,若涂敷硫与试样紧密贴合,则反向保护试样,从而影响腐蚀结果。
5、3)在应力腐蚀试验中,试样发生形变,试样上的涂敷硫层也随之发生变形从而导致硫层因附着力降低而脱落,进而影响应力腐蚀试验结果准确性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种金属材料单质硫腐蚀试验方法及试验夹具,以解决现有单质硫腐蚀试验单质硫粉末难以附着在拉伸试样表面导致实验结果准确性差的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案予以实现:
3、第一方面,一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,包括以下步骤:
4、将拉伸试样装配在试验夹具中;
5、在拉伸试样于试验夹具之间填充单质硫;
6、将拉伸试样和试验夹具放入慢拉伸试验系统,并将油气井地层水模拟溶液通入慢拉伸试验系统,进行腐蚀试验;
7、腐蚀试验结束后,取出拉伸试样进行应力腐蚀开裂敏感性检查,并记录检查结果。
8、本发明的进一步改进在于:所述拉伸试样装配在试验夹具前进行预处理,包括以下步骤:
9、打磨拉伸试样至表面粗糙度小于等于ra0.2;
10、用无水乙醇超声清洗拉伸试样表面并吹干。
11、本发明的进一步改进在于:所述油气井地层水模拟溶液配置时具体包括以下步骤:
12、配置cl-浓度在0g/l~220g/l范围内的第一油气井地层水模拟溶液;
13、将第一油气井地层水模拟溶液放入密闭容器内,以预设速率连续通入氮气进行除氧,通入氮气所需时间为每升溶液大于等于1h,除氧后得到油气井地层水模拟溶液。
14、本发明的进一步改进在于:所述进行腐蚀试验时,具体包括以下步骤:
15、将拉伸试样和试验夹具放入慢拉伸试验系统中;
16、将油气井地层水模拟溶液注入慢拉伸试验系统中,并密封;
17、向油气井地层水模拟溶液中以第一预设速率的速率连续通入氮气进行除氧;
18、将油气井地层水模拟溶液的温度升至目标温度;
19、向慢拉伸试验系统中通入试验气体;
20、向拉伸试样两端施加试验目标加载速率,直至拉伸试样断裂。
21、本发明的进一步改进在于:所述第一预设速率为150ml/min。
22、本发明的进一步改进在于:所述试验气体为硫化氢气体和二氧化碳气体混合气体。
23、本发明的进一步改进在于:所述对拉伸试样进行应力腐蚀开裂敏感性检查时,通过显微镜检查二次裂纹,或者通过破断表面的显微观察检查断裂模式。
24、第二方面,一种金属材料单质硫腐蚀试验夹具,所述试验夹具包括两个夹头,两个夹头相对设置,所述两个夹头都为中心开设有孔洞的半圆柱体,任意一个所述夹头的侧壁上开设有通孔。
25、本发明的进一步改进在于:所述通孔上方设有封盖,所述封盖表面设有若干过水孔。
26、本发明的进一步改进在于:所述孔洞的轴向长度小于拉伸试样的轴向长度,所述孔洞两端的直径小于拉伸试样的直径。
27、与现有技术相比,本发明至少包括以下有益效果:
28、1、本发明通过在试验夹具和拉伸试样之间填充单质硫,使单质硫能够吸附在拉伸试样表面又不会贴合的过于紧密,避免了单质硫对拉伸试样形成反向保护,提高了腐蚀试验结果的准确性;
29、2、本发明通过让孔洞的长度和两端直径小于拉伸试样从而使拉伸试样既可以固定在试验夹具内,又使试验夹具和拉伸试样间留有填充单质硫粉末的空间;
30、3、本发明通过在封盖表面设有若干过水孔,既能防止单质硫漏出,又能让所述封盖表面设有若干过水孔与单质硫接触发生反应。
1.一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述拉伸试样装配在试验夹具前进行预处理,包括以下步骤:
3.根据权利要求1所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述油气井地层水模拟溶液配置时具体包括以下步骤:
4.根据权利要求1所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述进行腐蚀试验时,具体包括以下步骤:
5.根据权利要求4所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述第一预设速率为150ml/min。
6.根据权利要求4所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述试验气体为硫化氢气体和二氧化碳气体混合气体。
7.根据权利要求1所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验方法,其特征在于,所述对拉伸试样进行应力腐蚀开裂敏感性检查时,通过显微镜检查二次裂纹,或者通过破断表面的显微观察检查断裂模式。
8.一种金属材料单质硫腐蚀试验夹具,其特征在于,所述试验夹具包括两个夹头(31),两个夹头(31)相对设置,所述两个夹头(31)都为中心开设有孔洞(32)的半圆柱体,任意一个所述夹头(31)的侧壁上开设有通孔(1)。
9.根据权利要求8所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验夹具,其特征在于,所述通孔(1)上方设有封盖(2),所述封盖(2)表面设有若干过水孔。
10.根据权利要求8所述的一种金属材料单质硫腐蚀试验夹具,其特征在于,所述孔洞(32)的轴向长度小于拉伸试样的轴向长度,所述孔洞(32)两端的直径小于拉伸试样的直径。