Análise comparativa do desempenho da corrosão do tubo

A corrosão do tubo de perfuração é um problema comum em projetos de perfuração, e está se tornando cada vez mais grave à medida que a perfuração se desenvolve em direção a poços profundos/ultra profundos, poços de águas profundas e poços altamente corrosivos. Em operações de perfuração, para atender às necessidades de vários processos de perfuração, são utilizados sistemas de fluidos de perfuração, como salmoura e polímeros à base de potássio, e contêm uma variedade de aditivos, que são altamente corrosivos sob alta temperatura e alta pressão subterrânea. Atualmente, os principais materiais dos tubos de perfuração são temperados a óleo (o tipo de aço representativo é 36CrNiMo4) e materiais temperados a água (o tipo de aço representativo é 4130H). Através de processos adequados de tratamento térmico, as propriedades mecânicas convencionais dos dois tipos de materiais acima podem atender aos vários requisitos da API Spec 5DP-2009 "Drill Pipe Product Specification" para tubos de perfuração. No entanto, não há nenhum teste de análise comparativa sistemática sobre a resistência à corrosão dos dois tipos de materiais acima. Como os meios corrosivos encontrados pelos tubos de perfuração são principalmente oxigênio dissolvido, CO2 e H2S;

1. Análise material
A composição química dos tubos de perfuração é feita de 36CrNiMo4 e 4130H. Comparado com os dois materiais, o tubo de perfuração 36CrNiMo4 é ligado Cr-Ni-Mo, o tubo de perfuração 4130H é ligado Cr-Mo e o teor de carbono do tubo de perfuração 4130H é significativamente menor. Propriedades mecânicas e resultados da análise metalográfica dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H. Ambos 36CrNiMo4 e 4130H são classes de aço S e seus níveis de resistência são os mesmos.

2. Análise comparativa do desempenho da corrosão
2.1 Teste corrosão do oxigênio
Testes de corrosão eletroquímica foram realizados em tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H e as curvas de polarização potencial dinâmica dos dois materiais em solução de NaCl 3,5% foram medidas. A curva da polarização do cátodo é mais íngreme do que a curva da polarização do ânodo, e o potencial de corrosão é próximo ao potencial do equilíbrio do ânodo. A partir da cinética eletroquímica, pode-se observar que a corrosão dos dois materiais em uma solução de NaCl a 3,5% é controlada principalmente pelo cátodo. A curva da polarização catódica cai agudamente com o aumento da densidade atual da corrosão. Isto é porque a polarização causada pelo retardo da difusão do oxigênio continua a aumentar assim que o processo catódico inteiro é controlado principalmente pelo processo da difusão do oxigênio. Seja em temperatura ambiente ou 60 °C, a taxa de corrosão do oxigênio do tubo de perfuração 4130H e do tubo de perfuração 36CrNiMo4 é a mesma. Para verificar o fluido de perfuração de salmoura retirado do campo de petróleo, foi realizado um teste de corrosão de oxigênio em autoclave. Sob a condição de oxigênio saturado, os resultados do teste de corrosão dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H no fluido de perfuração de salmoura também mostram que as taxas de corrosão do oxigênio dos dois materiais são as mesmas. Através do teste comparativo acima, pode-se ver que a corrosão do oxigênio dissolvido do tubo de perfuração é a corrosão da despolarização do oxigênio. Como a corrosão do tubo de perfuração é controlada pela difusão do oxigênio dissolvido, o material do tubo de perfuração tem pouco efeito sobre a taxa de corrosão.
Teste corrosão 2.2CO2
Um teste de corrosão de CO2 foi realizado nos tubos de perfuração de materiais 36CrNiMo4 e 4130H para determinar as taxas de corrosão de CO2 dos dois materiais em diferentes meios ambientais. CO2 corrosão teste solução relação. Sob a condição de CO2 saturado, as condições do teste de corrosão do CO2 e os resultados do teste dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H, E a morfologia da corrosão dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H na solução 1 e solução 2. Tabela 6 condições do teste de corrosão CO2 e resultados do teste dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H Tabela 5 CO2 corrosão teste solução relação mg/L: Se a solução 1 ou a solução 2 é usada para o teste de corrosão CO2. A taxa de corrosão do CO2 da tubulação de broca 36CrNiMo4 é mais baixa do que aquela de 4130H. Entre eles, no ambiente de corrosão da solução 1, a taxa de corrosão do tubo de perfuração 36CrNiMo4 é 27,4% menor que a de 4130H; no ambiente de corrosão da solução 2, a taxa de corrosão de 36CrNiMo4 é 12,1% menor que a de 4130H. Além disso, em diferentes ambientes de corrosão, a taxa de corrosão do tubo de perfuração 36CrNiMo4 na solução 2 é 49,1% maior do que na solução 1, E a taxa de corrosão do tubo de perfuração 4130H na solução 2 é 23,3% maior do que na solução 1. Pode-se ver que embora o índice de elementos de liga resistentes à corrosão tais como o Ni e o Mo em 36CrNiMo4 seja significativamente mais alto do que aquele em 4130H, tendo por resultado diferenças na resistência de corrosão do CO2 de materiais diferentes, Ainda não é tão grande quanto o impacto do meio ambiental.
2.3 Sulfeto estresse corrosão teste
Usando o método de carga constante, os tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H foram testados quanto à resistência à corrosão sob sulfeto (SSC) na solução A de NACETM0177-2005 "Método de teste laboratorial para resistência do metal a sulfeto sob tensão e corrosão sob tensão em ambiente H2S". Os resultados do teste de resistência SSC dos tubos de perfuração 36CrNiMo4 e 4130H. Os tubos de perfuração feitos de ambos os materiais quebraram em um tempo muito curto devido à sua alta resistência e não são adequados para uso em ambientes contendo enxofre; no entanto, em comparação, a resistência SSC do tubo de perfuração 36CrNiMo4 é significativamente menor do que a do material 4130H, e como o nível do esforço da carga diminui, A superioridade da resistência SSC do tubo de perfuração 4130H torna-se cada vez mais óbvia. Quando o estresse de carga é 80% SMYS, o tempo de fratura do tubo de perfuração 4130H é cerca de 1,9 vezes o do material 36CrNiMo4; quando o estresse de carga é 60% SMYS, o tempo de fratura do tubo de perfuração 4130H é cerca de 5,0 vezes o do material 36CrNiMo4. Estudos mostraram que a corrosão do aço em soluções aquosas contendo H2S pertence à corrosão por tensão de craqueamento induzida por hidrogênio, que é causada pelo hidrogênio liberado pela reação do cátodo que entra no aço e enriquece certas partes-chave. Quando w(Ni)≦ 2% e dureza 22>HRC, a razão pela qual a resistência SSC do aço contendo níquel é menor do que a do aço sem níquel é que o potencial excessivo de evolução do hidrogênio do aço contendo níquel é baixo, o que promove a evolução do hidrogênio catódico, fazendo com que mais hidrogênio entre no aço, aumentando a concentração de hidrogênio difusível no aço, E assim fazendo com que a resistência SSC do aço diminua.

3. Conclusão
(1) As taxas de corrosão do oxigênio de 36CrNiMo4 e 4130H são as mesmas.
(2) A resistência à corrosão CO2 do tubo de perfuração 36CrNiMo4 é melhor que a de 4130H.
(3) A resistência à corrosão sob sulfeto do tubo de perfuração 36CrNiMo4 é significativamente menor que a de 4130H.