氮化油管宣傳片

氮化油管

勝利油田勝島石油機械廠二0一一年十月目錄氮化油管產(chǎn)品簡介氮化油管工藝原理介紹室內(nèi)研究及實驗報告勝利油田現(xiàn)場應(yīng)用效果技術(shù)要求、檢測方法及質(zhì)量控制其它防腐產(chǎn)品介紹一、氮化油管的產(chǎn)品簡介氮化油管是勝島石油機械廠于2000年8月首次將氮化技術(shù)與油管防腐結(jié)合起來，通過對油管表面進行化學(xué)熱處理，在油管內(nèi)外表面形成了致密均勻的耐蝕氮化層，在保證油管機械性能的前提下，其表面抗蝕性能較常規(guī)處理的油管有明顯改善；由于不改變關(guān)鍵尺寸，很好地保證了油管螺紋原有的加工精度；該氮化物層具有結(jié)合緊密，在受外力作用下不易脫落，作業(yè)施工中投撈工具不易刮傷防腐層，且便于運輸及現(xiàn)場施工。產(chǎn)品經(jīng)西安石油管材研究所的國家級權(quán)威檢驗，使用壽命提高4－7倍，產(chǎn)品具有抗腐、不粘扣等優(yōu)良特性。目前，我廠生產(chǎn)的氮化油管已銷往勝利油田的各個采油廠、南陽油田、廣西采油廠等，用戶反映使用效果良好。適用范圍：適用于含K+、Ca2+、Na+、Mg2+等的油田注水井，對于CO2、H2、O2含量高的井防腐性能一般；適用于注聚井，目前已有孤島、孤東、河口、樁西等采油廠在注聚井中使用，效果良好；不適用于偏磨井及H2S含量高的油井。二、氮化油管工藝原理介紹

滲氮是利用高溫使含氮化合物在500～600℃之間分解，產(chǎn)生的活性氮原子滲入鋼件表面，鋼表面吸收活性氮原子后，氮原子溶解于鐵素體中，形成氮在α-Fe中的飽和固溶體?；钚缘酉蜾摷?nèi)層繼續(xù)擴散，從而形成有一定深度的氮化物層：2NH3→3H2

＋2［N］氮化后在油管內(nèi)壁及管螺紋表面形成含氮、碳的ε相（Fe2-3N）和γ′相（Fe4N）以及含氮奧氏體淬火層（殘余奧氏體和馬氏體）組成。由于該層晶格密度高、均勻致密，鐵原子難以失去電子，從而在一般侵蝕劑中具有良好的抗蝕性能。

三、室內(nèi)研究及實驗報告解決了油管滲層不均勻的難題：脈沖技術(shù)是以抽氣與充氣或充氣與放氣交替的方式強制更換爐氣,氣體交換可達到爐內(nèi)任何部位，氣氛非常均勻。狹縫試驗表明：寬0.18mm深8mm狹縫試樣，縫壁的滲氮層與外表的組織和深度幾乎無差異；兩塊15mm×15mm刨加工平板試樣相互緊貼，滲后緊貼層與裸露面的滲層無明顯差別。這不僅解決了常規(guī)方法難以克服的難題，而且在生產(chǎn)中實現(xiàn)了油管可以密裝。西安管材所檢測報告

氮化防腐層在油田模擬腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕評價

將真空滲氮鋼與J-55鋼試樣進行模擬油田注水環(huán)境下的高溫高壓失重試驗，同時用線性極化法對試樣進行電化學(xué)腐蝕測試。1.高溫高壓失重試驗：溫度60℃、pH＝6.5、CO2分壓20MPa、模擬油田注入水水質(zhì)：NaHCO30.826g/L、Na2SO41.775g/L、CaCl21.665g/L，試驗流速1.5米/秒，試驗時間為3天的動態(tài)試驗。將兩種鋼分別加工成帶氮化層圓環(huán)、不帶氮化層半圓環(huán)兩種試樣。2.電化學(xué)腐蝕試驗：使用線性極化法和極化曲線法兩種電化學(xué)方法，對比評價氮化防腐層的耐蝕性能。60℃、pH＝6.5、20MPa、油田注入水中試驗結(jié)果

表5是采用油田注入水評價帶氮化層圓環(huán)試樣和不帶氮化層半圓環(huán)試樣的耐蝕性能，在同樣介質(zhì)條件下，有氮化膜時腐蝕速率大大降低，說明這種氮化層在實驗所采用的油田模擬腐蝕環(huán)境中有很好的抗蝕性能。有、無氮化層試樣（N-LP，L-LP）在1atmCO2環(huán)境中的腐蝕速率隨試驗時間的變化（線性極化法）

無氮化層J55試樣在1atmCO2環(huán)境中的

腐蝕極化曲線

有氮化層J55試樣在1atmCO2環(huán)境中的

腐蝕極化曲線

線性極化試驗表明測量的有氮化防腐層的J55試樣的腐蝕速率（N-LP）在整個實驗過程中始終維持在50μA/cm2左右，經(jīng)過48小時實驗后數(shù)值呈現(xiàn)逐步下降的趨勢；而無氮化層的J55試樣的腐蝕速率（L-LP）在實驗過程中為230μA/cm2左右，經(jīng)過48小時實驗后腐蝕速率仍有繼續(xù)增加的趨勢。通過以上電化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，有氮化層的J55試樣的耐蝕性有很大程度的提高，在這種模擬油田介質(zhì)中有氮化防腐層試樣的腐蝕速率比無氮化層試樣的腐蝕速率降低4.7倍，而且氮化層可形成鈍化膜。石油管材所氮化防腐層的耐蝕性評價（1）2000年7月，采用標準腐蝕介質(zhì)，進行了電化學(xué)腐蝕評價實驗，試驗報告編號為：（2000）管試研字第025號；（2）2000年7月，采用標準腐蝕介質(zhì)，進行了高溫高壓模擬腐蝕評價實驗，試驗報告編號為：（2000）管試研字第028號；（3）2000年12月，勝利油田東辛四礦102站及孤島孤二注水站注水樣，進行了線性極化和極化曲線實驗，試驗報告編號為：（2000）管試研字第034號；（4）2001年9月，采用孤島孤二注水站注水樣，進行了腐蝕電化學(xué)對比評價實驗，試驗報告編號為：（2001）管試研字第059號。西安管材所檢測報告

73.03x5.51mmJ55不加厚氮化油管性能檢測元素CSiMnPSCrMoNiVTiCu分析結(jié)果0.380.231.220.0100.0030.0450.0160.0360.0050.0100.07APISPEC5CT表2規(guī)定///≤0.030≤0.030//////1.化學(xué)成分2.拉伸性能及沖擊試驗

3靜水壓及抗內(nèi)壓性能取隨機組合的試樣1Z，2Z，3Z進行靜水壓及水壓爆破試驗，試驗在水壓爆破試驗系統(tǒng)（SN：260068）上完成，試驗溫度為室溫，試驗方法參考APIRP5C5中有關(guān)規(guī)定，加壓速率＜34MPa/min，試驗結(jié)果如下：試樣1Z，2Z，3Z在標準試驗壓力20.7MPa（3000psi）條件下保壓5min、在選用試驗壓力33.8MPa（4900psi）條件下保壓15min，未發(fā)生泄漏。試樣1Z在壓力67.7MPa（9822psi）時，現(xiàn)場端管體爆裂。

氮化油管的防腐蝕特性

通過石油管材研究所于2000年10月的實驗（2000管試研字第028號）。實驗結(jié)論為：從平均腐蝕速率明顯可見，有氮化層時腐蝕速率大大降低，說明這種氮化層在實驗所采用的油田模擬腐蝕環(huán)境中有很好的抗蝕性。用氮化工藝處理的防腐油管從根本上解決了油管材質(zhì)表層的耐蝕性，由于在油管全表面形成了致密均勻的耐蝕氮化層，在不降低原有機械性能的前提下其表面抗蝕性能較常規(guī)處理的油管有明顯改善；同時，由于不改變關(guān)鍵尺寸，很好地保證了管螺紋原有的加工精度。氮化油管螺紋的防粘扣特性

油管與接箍連接處螺紋副的主要失效形式為螺紋磨損及塑性變形或斷裂，螺紋磨損是粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損等多種磨損機理綜合作用所致，而螺紋牙塑性變形或斷裂是由于在掖壓鉗擰緊力矩的強制作用及其它載荷的影響下，螺紋牙現(xiàn)有硬度及強度不夠而產(chǎn)生的。經(jīng)過氮化處理的油管螺紋表面具有一定的硬度，對油管螺紋副失效有良好的防護作用，由于不改變螺紋尺寸精度，保證管螺紋正常嚙合，表現(xiàn)出良好的防粘扣特性。勝利油田現(xiàn)場應(yīng)用效果

現(xiàn)河史6－22井試驗情況:

井深3270米，地層水礦化度33291.0mg/l，注入水質(zhì)為懸浮固體180.1mg/l，硫酸還原菌1100個/ml，腐生菌110個/ml，掛片腐蝕狀態(tài)為明顯點蝕，屬腐蝕嚴重區(qū)塊。99年7月下入鎳磷鍍油管，一年后大部分油管腐蝕報廢，換氮化油管下井后，注水恢復(fù)正常，在使用兩年時提出，發(fā)現(xiàn)有個別油管內(nèi)外壁存在局部腐蝕外，其余外表有點蝕，但還可以繼續(xù)使用。墾71－86井試驗情況墾71-86位于墾西油田，是孤島油田腐蝕最嚴重的地區(qū)，在未使用氮化油管以前，平均每1年左右更換一次油管。2002年9月4日換用我廠生產(chǎn)的氮化油管，2005年初提出，在井下使用二年多時間，能正常取出油管，油管外表局部存在不同程度的腐蝕和點蝕，氮化層局部被破壞，個別絲扣倒角處存在腐蝕，但可以正常使用。圖為孤島采油廠于龍坤老總、技術(shù)檢測站孫科長、作業(yè)科劉科長、孤五管理區(qū)周經(jīng)理在墾71-86井現(xiàn)場分析。勝采ST1281井試驗情況圖為開發(fā)部、供應(yīng)處、技術(shù)檢測中心以及勝采注水科在ST1281井進行現(xiàn)場分析，一致認為氮化油管防腐性能優(yōu)越.樁西采油廠氮化油管使用情況樁西采油廠地層水平均礦化度為24381mg/l，注入水總礦化度數(shù)22474mg/l，油水井油管腐蝕嚴重,曾采用過涂料有管,鎳磷度油管,但使用壽命較短,不超過兩年,且易發(fā)生粘扣現(xiàn)象.2000年10月起采用氮化油管后,較好的緩解了油水井油管腐蝕問題,共現(xiàn)場應(yīng)用27井次,平均使用壽命達到1年以上,最長的已生產(chǎn)26個月,因措施起出油管的兩口注水井現(xiàn)場描述如下:油管外觀僅有輕微腐蝕,氮化層基本完好,絲扣完好，能繼續(xù)使用。五、技術(shù)要求、檢測方法

及質(zhì)量控制序號項目性能指標試驗方法1外觀表面平整、無裂紋、無明顯的凹坑等缺陷目測2氮化層厚度，μm40-300GB/T113543氮化層表面硬度，HV0.05280-650GB/T4340.14直線度，mm≤3.18mm（1／8in）GB/T19830中8.95螺紋氮化套管符合表

4、表

5、表7要求GB/T9253.2氮化油管符合表10～表13要求GB/T9253.26靜水壓試驗氮化套管J55符合表C.45要求GB/T19830中10.12N80-1符合表C.48要求P110符合表C.52要求氮化油管J55符合表C.55要求N80-1、N80Q符合表C.56要求P110符合表C.60要求7無損探傷，級別P110L2GB/T57778機械性能抗拉強度，MPaN80-1、N80Q≥689GB/T19830中7.2J55≥517P110≥862屈服強度，MPaN80-1、N80Q552-758J55379-552P110758-965伸長率，%符合表C.7要求檢測方法介紹氮化層厚度的檢測方法：顯微硬度法，即用顯微硬度計（維氏硬度計）測量試樣表面硬度與心部硬度差為50HV0.05的點到試樣最邊緣的距離的方法來檢測試樣的氮化層厚度。具體做法如下：一、取樣。首先用車床加冷卻液在樣管上取10毫米寬的試樣環(huán)，然后用手工鋸加冷卻液鋸一個15毫米寬的試塊。二、試樣的鑲嵌。將取好的試塊弧面朝下放在鑲嵌機上，用XQ-2B型鑲嵌機將其鑲嵌成一高約25毫米的試塊。三、試樣的磨制。1、將鑲嵌好的試樣在砂輪上磨平，注意一定要邊沾水邊磨，防止溫度過高試樣開裂。檢測方法介紹2、用360目水砂紙磨平，使金屬試樣的紋路一致后，再垂直90度依次用02號、03號、04號金相砂紙將其磨好。四、試樣的拋光。將磨好的試塊在P-2型拋光機上拋光，使試樣表面光滑無細紋。五、試樣的腐蝕。將拋好試樣先用無水酒精將表面污物清洗干凈，用4%的硝酸酒精擦拭試樣表面，顏色輕微變暗為止，再用無水酒精將表面沖洗干凈，最后用吹風(fēng)機將其吹干。六、測量。將制備好的試樣放在顯微硬度計上測量它的心部硬度與表面硬度，尋找硬度差為50HV0.05的點后測量其到最邊緣的距離，此距離即為氮化層的厚度。

質(zhì)量控制1、原材料的質(zhì)量控制（1）、原材料的首檢工作，包括：材質(zhì)證明書、管體標識、外觀、螺紋、機械性能檢驗等項目；且要保證為同一廠家、同一坯料廠家、同一批次的油管。（2）、對所有進廠的原材料油管都要進行前期的實驗工作，按照“前期試驗不合格，不生產(chǎn)”的原則，針對不同材質(zhì)，不同批次，不同標識的油管，要進行反復(fù)試驗；并且，采用隨爐短節(jié)與板條同時裝的方式，較客觀地反映了油管真實處理狀態(tài)，為今后生產(chǎn)工藝的制定打下基礎(chǔ)。（3）、對原材料的材質(zhì)要求詳見附1說明。（4）、對原材料首檢及前期實驗不合格的一律進行退換貨，每年都有因前期實驗不合格退貨的情況。質(zhì)量控制2、生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制（1）、實行“自檢、互檢、專檢”的三級檢驗制度。對各個工序、各個崗位發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題及時處理，發(fā)現(xiàn)的問題主要有：內(nèi)外壁卷皮、管體存在焊點和異物、接箍松動、管體存在大面積的削傷等缺陷管，對這些嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量的油管及時與廠家聯(lián)系進行退換貨等。（見照片）（2）、對生產(chǎn)過程中使用抓管機易造成外扣損傷的現(xiàn)象，采用動油管必須先上好外護絲的方法，保證絲扣的質(zhì)量。質(zhì)量控制（3）、廠家、批次、鋼級等不同，客戶要求不同，生產(chǎn)工藝不同。缺陷油管照片：管體焊點管體磨傷質(zhì)量控制缺陷油管照片內(nèi)壁卷皮外壁卷皮質(zhì)量控制3、成品的質(zhì)量控制（1）、每處理一爐油管都按照標準要求放隨爐試樣，進行機械性能、氮化層厚度等的項目檢測，確保產(chǎn)品質(zhì)量。（2）、對各個工序檢驗合格的產(chǎn)品轉(zhuǎn)入包裝工序，此工序的主要檢查項目：