一种用于油井管硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于油井管硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，尤其是用于名义屈服强度高于827mpa的高钢级抗硫钻杆材料油井管硫化物应力腐蚀试验评价用的单轴拉伸试样。


背景技术：

2.在含硫油气资源勘探开采过程中，采用常规油井管容易发生硫化氢应力腐蚀开裂(ssc)。针对含硫油气田开采，国内外制定了相关标准来降低ssc带来的风险。按标准要求，在含硫化氢环境下应采用具有优越抗硫化物应力开裂的油井管。对于这种油井管，通常按照nace tm0177《硫化氢环境中金属抗硫化物应力开裂和应力腐蚀试验方法》中的单轴拉伸试验(方法a)来进行ssc性能的评价。
3.该试验的本质就是将圆棒拉伸试样浸泡在含硫化氢溶液环境中，并施加一定的拉伸载荷，试验时间为720小时，试样断裂，则不合格，反之，则合格。如果试样在工作段断裂，则视为有效断裂，试验结果有效，如果试样在工作段以外位置断裂，视为无效断裂，试验结果无效，需重新取样进行试验，大大延长试验时间，从而影响产品交货周期，例如试样在480小时发现无效断裂，则需再次取样，进行720小时，交货周期需延长20天以上。
4.这种无效断裂时有发生，特别是当油井管名义屈服强度高于827mpa时，发生的比例有较大提高。主要在圆棒拉伸试样的圆弧过渡区域断裂，且约70％以上无效断裂发生在试样上部圆弧(试验中试样靠近溶液液面的圆弧区域)。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，它主要解决高钢级油井管在硫化物应力腐蚀试验中出现无效断裂问题，它能在不改变现有标准要求的实验设备的前提下，更为真实反映产品的抗硫化物应力腐蚀性能。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
7.一种用于硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，包括上螺纹段、上圆柱段、工作段、下圆柱段、下螺纹段；其特征在于：该上圆柱段的长度大于下圆柱段长度至少5mm，工作段贯穿其中心轴的截面为漏斗形状，该漏斗形状外侧的内凹圆弧半径为40～100mm。
8.与现有技术相比，本实用新型试样上圆柱段的长度大于试样下圆柱段长度至少5mm，这样在试验过程中，试样上圆柱段处于试验容器的液相和气相交接面(也即液面处)，试样圆柱段和工作段中间的上圆弧过渡区域浸泡在试验溶液中，该区域试样直径大于试样工作段尺寸，相对受到的应力降低，可避免发生在上过渡圆弧处的无效断裂。
9.与现有技术相比，试样工作段为圆弧半径40～100mm的漏斗形状，可以确保试样工作段承受最大应力，也即将试样最薄弱处从现有圆棒拉伸试样的圆弧过渡区域转移到位于试样中心的工作段，如若发生断裂，将会在工作段断裂，也即发生的是有效断裂。从而更为真实反映产品的抗硫化物应力腐蚀性能。
附图说明
10.图1为本实用新型提出的一种用于硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样的结构示意图；
11.图中标号：
12.1-上螺纹段，2-上圆柱段，3-工作段，4-下圆柱段，5-下螺纹段。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
14.如图1所示，本实用新型提供的一种用于硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，包括上螺纹段1，上圆柱段2，工作段3，下圆柱段4，下螺纹段5。其中：上圆柱段2的长度大于下圆柱段4长度至少5mm，工作段3贯穿其中心轴的截面为漏斗形状，该漏斗形状外侧的内凹圆弧半径为40～100mm。
15.实施例1
16.选取120ksi抗硫钻杆管体(名义屈服强度为827mpa)管体进行试样加工，其中；第一组为本实用新型所述的漏斗形单轴拉伸试样6支，工作段圆弧半径分别为40mm、70mm、100mm；第二组为常规圆棒形单轴拉伸试样6支；第三组本实用新型所述的漏斗形单轴拉伸试样6支，工作段圆弧半径分别为40mm、70mm、100mm；第四组为常规圆棒单轴拉伸试样6支；一次按照nace tm 0177标准a法进行ssc应力腐蚀试验，加载载荷均为85％名义屈服强度，试验溶液选取a溶液和d溶液。
17.试样结果见表1，可以看出，在d溶液中，第一组6支本实用新型的漏斗形试样720小时均未断裂；第二组6支现有技术的圆棒形试样，2支试样在上过度圆弧区域断裂，为无效断裂，4支试样720小时未断裂。在a溶液中，第三组6支本实用新型的漏斗形试样，3支试样在工作段有效断裂，3支试样720小时未断裂；第四组6支现有技术的圆棒形试样，4支试样在上过度圆弧区域断裂，1支试样在下过度圆弧区域断裂，为无效断裂，1支试样720小时未断裂。
18.表1 120ksi抗硫钻杆硫化物应力腐蚀开裂试验结果
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实施例2
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分别选取125ksi抗硫钻杆管体(名义屈服强度为862mpa)、125ksi普通钻杆管体(名义屈服强度为862mpa)、两种钻杆管体材料；
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选取125ksi抗硫钻杆管体加工第一组本实用新型所述的漏斗形单轴拉伸试样3支，工作段圆弧半径分别为40mm、70mm、100mm，再加工第二组常规圆柱形单轴拉伸试样3支；选取125ksi普通钻杆管体加工第三组本实用新型所述的漏斗形单轴拉伸试样3支，工作段圆弧半径分别为40mm、70mm、100mm，再加工第四组常规圆柱形单轴拉伸试样3支；
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实验按照nace tm 0177标准a法d溶液环境进行ssc应力腐蚀试验，加载载荷均为85％名义屈服强度。试样结果见表2，可以看出，对于125ksi抗硫钻杆管体，第一组3支本实用新型的漏斗形试样均通过720小时；第二组常规圆柱形试样，1支试样720小时未断裂，2支试样在上过度圆弧区域断裂，为无效断裂。对于125ksi普通钻杆管体，第三组3支本实用新型的漏斗形试样均在试样工作段断裂，为有效断裂，第四组常规圆柱形试样，3支试样均在工作段以外断裂，为无效断裂。
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表2 125ksi材料硫化物应力腐蚀开裂单轴拉伸试验结果
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如实施例中实验结果所示，本实用新型与现有技术相比较，在保证现有实验装置不改变的情况下，可有效避免高钢级抗硫钻杆材料在进行硫化氢应力腐蚀实验过程中发生过度圆弧区域无效断裂的问题。
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以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，包括上螺纹段(1)、上圆柱段(2)、工作段(3)、下圆柱段(4)、下螺纹段(5)；其特征在于：该上圆柱段(2)的长度大于下圆柱段(4)长度至少5mm，工作段(3)贯穿其中心轴的截面为漏斗形状，该漏斗形状外侧的内凹圆弧半径为40～100mm。

技术总结
本实用新型公开了一种用于油井管硫化物应力腐蚀开裂试验的单轴拉伸试样，包括上螺纹段、上圆柱段、工作段、下圆柱段、下螺纹段；该上圆柱段的长度大于下圆柱段长度至少5mm，工作段贯穿其中心轴的截面为漏斗形状，该漏斗形状外侧的内凹圆弧半径为40～100mm。它主要解决高钢级油井管在硫化物应力腐蚀试验中出现无效断裂问题，它能在不改变现有标准要求的实验设备的前提下，更为真实反映产品的抗硫化物应力腐蚀性能，具有广泛应用价值。具有广泛应用价值。具有广泛应用价值。


技术研发人员：欧阳志英 舒志强 余世杰 曹晶晶 鲁喜宁
受保护的技术使用者：海隆石油工业集团有限公司
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2022/2/18