Usporedba korozijskih i mehaničkih svojstava čelika 9Cr i čelika 20CrMo za šipku u kiseloj otopini
S produljenjem vijeka rudarenja velikih naftnih polja u Kini, razvojem razvoja nafte i plina na moru i promicanjem tehnologije eksploatacije naftnih polja pod visokim tlakom, radno okruženje klizne šipke razvija se prema dubokim bušotinama, snažnoj koroziji, teškim ulje i tako dalje, a kontaktna okolina postaje sve gora i gora. Glavni mehanizam korozije štapa uključuje elektrokemijsku koroziju, CO2 koroziju i H2S koroziju, itd. Oblici korozije uglavnom se dijele na ravnomjernu koroziju i lokalnu koroziju, među kojima je lokalna korozija uglavnom korozijska pukotina, jamičasta korozija i jamičasta korozija. Osobito u okruženju naftnih bušotina koje sadrže H2S, šipka 20CrMo općenito se koristi za izradu šipke. Međutim, zbog nemogućnosti da se zadovolji zahtjev ultra-visoke čvrstoće i visoke otpornosti na koroziju, nesreće s lomovima se i dalje događaju, što ozbiljno utječe na proizvodnju sirove nafte, povećava troškove remonta bušotine i povećava troškove dobivanja nafte.
Cr je relativno jeftin legirajući element koji poboljšava otpornost čelika na koroziju kiselinom i klorom. Smanjenjem sadržaja C, Mn, S i P, istraživači su uvelike povećali sadržaj elementa Cr kako bi istražili i razvili čelik za šipke - 9Cr koji je otporan na koroziju ultra-visoke čvrstoće i Cr. S obzirom na nedostatak postojeće otpornosti na koroziju klizne šipke visoke čvrstoće i nove ultravisoke čvrstoće u H2S okruženju, svojstva 20CrMo i novog 9Cr čelika prema koroziji protiv H2S karakterizirana su i uspoređena testom potpunog uranjanja u kiseloj otopini i sporim naprezanjem rate vlačno ispitivanje.
Nova vrsta čelika 0.08C-9Cr (u daljnjem tekstu 9Cr čelik) koja se koristi za pumpnu šipku dizajnirana je vakuumskim indukcijskim taljenjem. Gredica za lijevanje je držana na 1200 stupnjeva 1 sat, a zatim je kovana u okruglu šipku s Φ25,4 mm. Konačna temperatura kovanja bila je 900 stupnjeva, a zrak se nakon kovanja ohladio na sobnu temperaturu. Materijal za usporedbu bio je 20CrMo čelik korišten u GB/T26075-2010 standardnoj D šipki, koji je izravno uzet iz gotove šipke.
Proces toplinske obrade 9Cr čelične okrugle šipke: zagrijavanje do 860 stupnjeva tijekom 20 minuta, zatim hlađenje zrakom do sobne temperature, kaljenje na 200 stupnjeva tijekom 1 sata, hlađenje zrakom do sobne temperature. Proces toplinske obrade čelika 20CrMo je kaljenje na 880 stupnjeva i kaljenje na visokoj temperaturi od 500 stupnjeva. Usporedni test donosi sljedeće zaključke:
(1) Rezultati ispitivanja uranjanja u otopinu NACE i rezultati ugradnje pokazuju da je otpornost na koroziju čelika 9Cr očito bolja od otpornosti čelika 20CrMo. Stopa korozije 9Cr čelika ostala je stabilna tijekom faze ispitivanja uranjanjem. Brzina korozije čelika 20CrMo u početnoj fazi uranjanja slična je onoj kod čelika 9Cr, a s produljenjem vremena namakanja, stopa korozije nastavlja rasti, što je znatno više nego kod čelika 9Cr.
(2) Rezultati vlačnog ispitivanja spore brzine deformacije u okolišnoj otopini H2S pokazuju da su vlačna čvrstoća i vrijeme loma 9Cr čelika viši nego kod 20CrMo čelika, ali je skupljanje presjeka znatno niže nego kod 20CrMo čelika. Otpornost 9Cr čelika na sumporovodikovo korozijsko pucanje je loša, glavni razlog je korištenje niskotemperaturnog kaljenja, veća čvrstoća.
