文档介绍：氮化油管
胜利油田胜岛石油机械厂
二0一一年十月
目录
氮化油管产品简介
氮化油管工艺原理介绍
室内研究及实验报告
胜利油田现场应用效果
技术要求、检测方法及质量控制
其它防腐产品介绍
一、氮化油管的产品简介
氮化油管是胜岛石油机械厂于2000年8月首次将氮化技术与油管防腐结合起来,通过对油管表面进行化学热处理,在油管内外表面形成了致密均匀的耐蚀氮化层,在保证油管机械性能的前提下,其表面抗蚀性能较常规处理的油管有明显改善;由于不改变关键尺寸,很好地保证了油管螺纹原有的加工精度;该氮化物层具有结合紧密,在受外力作用下不易脱落,作业施工中投捞工具不易刮伤防腐层,且便于运输及现场施工。产品经西安石油管材研究所的国家级权威检验,使用寿命提高4-7倍,产品具有抗腐、不粘扣等优良特性。
目前,我厂生产的氮化油管已销往胜利油田的各个采油厂、南阳油田、广西采油厂等,用户反映使用效果良好。
适用范围:适用于含K+、Ca2+、Na+、Mg2+等的油田注水井,对于CO2、H2、O2含量高的井防腐性能一般;适用于注聚井,目前已有孤岛、孤东、河口、桩西等采油厂在注聚井中使用,效果良好;不适用于偏磨井及H2S含量高的油井。
二、氮化油管工艺原理介绍
渗氮是利用高温使含氮化合物在500~600℃之间分解,产生的活性氮原子渗入钢件表面,钢表面吸收活性氮原子后,氮原子溶解于铁素体中,形成氮在α- Fe中的饱和固溶体。活性氮原子向钢件内层继续扩散,从而形成有一定深度的氮化物层:
2NH3 → 3H2 + 2[N]
氮化后在油管内壁及管螺纹表面形成含氮、碳的ε相(Fe2-3N)和γ′相(Fe4N)以及含氮奥氏体淬火层(残余奥氏体和马氏体)组成。由于该层晶格密度高、均匀致密,铁原子难以失去电子,从而在一般侵蚀剂中具有良好的抗蚀性能。
三、室内研究及实验报告
解决了油管渗层不均匀的难题:脉冲技术是以抽气与充气或充气与放气交替的方式强制更换炉气,气体交换可达到炉内任何部位,气氛非常均匀。狭缝试验表明:,缝壁的渗氮层与外表的组织和深度几乎无差异;两块15mm×15mm刨加工平板试样相互紧贴,渗后紧贴层与裸露面的渗层无明显差别。这不仅解决了常规方法难以克服的难题,而且在生产中实现了油管可以密装。
西安管材所检测报告 氮化防腐层在油田模拟腐蚀环境中的耐腐蚀评价
将真空渗氮钢与J-55钢试样进行模拟油田注水环境下的高温高压失重试验,同时用线性极化法对试样进行电化学腐蚀测试。
1. 高温高压失重试验:温度60℃、pH=、CO2分压20MPa、模拟油田注入水水质:NaHCO3 、Na2SO4 、CaCl2 ,,试验时间为3天的动态试验。将两种钢分别加工成带氮化层圆环、不带氮化层半圆环两种试样。
2. 电化学腐蚀试验:使用线性极化法和极化曲线法两种电化学方法,对比评价氮化防腐层的耐蚀性能。
60℃、pH=、20MPa、油田注入水中试验结果
表5是采用油田注入水评价带氮化层圆环试样和不带氮化层半圆环试样的耐蚀性能,在同样介质条件下,有氮化膜时腐蚀速率大大降低,说明这种氮化层在实验所采用的油田模拟腐蚀环境中有很好的抗蚀性能。
有、无氮化层试样(N-LP,L-LP)在1atmCO2环境中的腐蚀速率随试验时间的变化(线性极化法)
无氮化层J55试样在1atmCO2环境中的 腐蚀极化曲线
有氮化层J55试样在1atmCO2环境中的 腐蚀极化曲线