CN113533057A - 油管应力腐蚀开裂的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：从待测油管上取样；根据所述待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中；向所述反应釜中通入井下环境模拟物；将所述试验样品放置在所述反应釜中预设时间；从所述反应釜中取出所述试验样品，检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂。本发明的方法能够得到更加准确的油管应力腐蚀开裂的试验结果，从而有利于降低油管发生应力腐蚀开裂的风险。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气生产技术，尤其涉及一种油管应力腐蚀开裂的试验方法。
背景技术
在石油天然气生产过程中，油气井内的油管需要面临高温高压的工作环境，长时间在此环境下工作导致油管难免会产生断裂失效的问题，进而造成生产上的损失。已有研究表明，油管发生断裂失效的原因主要是应力腐蚀开裂，因此在油管使用前预先进行应力腐蚀开裂试验对预防油管发生应力腐蚀开裂具有重要的指导意义。
已有技术中，评价油管应力腐蚀开裂的试验方法主要采用国标中相关规定的评价金属材料的应力腐蚀开裂的试验方法。但上述应力腐蚀开裂的试验方法无法准确模拟油管在油气井下环境中所受到的应力状态，因此试验结果与现场实际应用结果有较大差异，对于油管发生应力腐蚀开裂的指导意义有限。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，本发明的方法能够得到更加准确的油管应力腐蚀开裂的试验结果，从而有利于降低油管发生应力腐蚀开裂的风险。
本发明一实施例提供一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：
从待测油管上取样；
根据所述待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；
对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中；
向所述反应釜中通入井下环境模拟物；
将所述试验样品放置在所述反应釜中预设时间；
从所述反应釜中取出所述试验样品，检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂；
式中，所述加载挠度的计算方法为：
其中，
D为所述加载挠度；
d为所述试验样品的外径；
t为所述试验样品的厚度；
S为所述待测油管的实际屈服强度；
E为弹性模量。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述从待测油管上取样包括：
沿所述待测油管的环向截取保留所述待测油管表面状态的所述试验样品。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述从待测油管上取样还包括：
将所述试验样品加工成具有开口的C型环试样；
所述开口对应的圆心角为30-90°。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述试验样品宽度与厚度的比值为2-10，所述试验样品直径与厚度的比值为10-100。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，在所述对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中之前还包括：
利用丙酮溶剂去除所述试验样品表面的杂质。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，在所述向所述反应釜中通入井下环境模拟物之前还包括：
向所述反应釜中通入高纯氮气以除去所述反应釜中的氧气。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述井下环境模拟物包括气体模拟物和液体模拟物；所述气体模拟物包括O2、CO2、H2S中的至少一者；所述液体模拟物为原油。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述向所述反应釜中通入井下环境模拟物包括：
向所述反应釜中加入没过所述试验样品的所述液体模拟物；
向所述液体模拟物中通入高纯氮气以除去所述液体模拟物中的氧气；
加热所述液体模拟物至所述待测油管的实际工作温度；
向所述反应釜中通入所述气体模拟物直至所述反应釜内的压力到达所述待测油管的实际工作压力。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述预设时间为90-120天。
如上所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，可选地，所述检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂的方法为：
对所述试验样品进行测量，若所述试验样品断裂或存在25μm以上的裂纹即判定所述试验样品存在应力腐蚀开裂，若所述试验样品完整且不存在25μm以上的裂纹即判定所述试验样品不存在应力腐蚀开裂。
本发明提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：从待测油管上取样；根据所述待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中；向所述反应釜中通入井下环境模拟物；将所述试验样品放置在所述反应釜中预设时间；从所述反应釜中取出所述试验样品，检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂。本发明根据待测油管的实际屈服强度向试验样品施加加载挠度，并且将试验样品放入通入了井下环境模拟物的反应釜中进行试验，从而很好的模拟了油管在油气井下的实际工况，得到更加准确的油管应力腐蚀开裂的试验结果，利用此试验结果进行实际生产上的指导有利于降低油管发生应力腐蚀开裂的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法的流程图；
图2为本发明另一实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的挠度加载装置的主视图；
图4为本发明一实施例提供的挠度加载装置的左视图。
附图标记：
1-待测试样；
2-预紧螺栓；
3-螺母；
4-垫板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在石油天然气生产过程中，油气井内的油管需要面临高温高压的工作环境，长时间在此环境下工作导致油管难免会产生断裂失效的问题，进而造成生产上的损失。已有研究表明，油管发生断裂失效的原因主要是应力腐蚀开裂，因此在油管使用前预先进行应力腐蚀开裂试验对预防油管发生应力腐蚀开裂具有重要的指导意义。
已有技术中，评价油管应力腐蚀开裂的试验方法主要采用国标中相关规定的评价金属材料的应力腐蚀开裂的试验方法。例如，采用国标GB/T 15970.5-1998所规定的A法、B法、C法和D法等评价金属材质的应力腐蚀开裂的试验方法，但上述国标规定的应力腐蚀开裂的试验方法，无法准确模拟油管在油气井下的应力状态，导致采用上述方法得到的试验评价结果与现场实际应用效果有较大差异，使得试验结果对于油管发生应力腐蚀开裂的指导意义有限。
有鉴于此，本申请旨在提供一种能够提高油管应力腐蚀开裂的试验测量精度的方法。
下面将结合附图详细的对本发明的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本发明的内容。
实施例一
图1为本发明一实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法的流程图；请参照图1，本实施例提供一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：
S10、从待测油管上取样。
为保障试验的精度，本实施例中的待测油管选用油气井下实际工作的油管，即安装在油气井中且仍处于工作状态的油管。
从待测油管上取样具体可以包括：
沿待测油管的环向截取保留待测油管表面状态的试验样品。
其中，保留待测油管表面状态即保留待测油管在油气井下实际工作时的表面情况，表面状态具体可以包括表面沾染的原油、生成的铁锈以及其他污物。
进一步地，为提高试验的精度，本实施例还限定了试验样品的形状和具体尺寸。
具体的，从待测油管上取样还包括：
将试验样品加工成具有开口的C型环试样。C型环试样有利于向试样施加压力并使得挠度集中在其对称面上，从而便于试验后的检测判断。
由于沿待测油管的环向截取的试验样品呈圆环状，因此在加工时，需要在试验样品的外侧沿垂直于试验样品轴向的方向对其进行切割，可以在试验样品外侧的两个不同部位分别进行一次切割，以得到具有开口的试验样品，切割完成后的试验样品大体上成C型。其中，开口处对应的圆心角为30-90°，优选地，开口处对应的圆心角可以为60°。
本实施例中，试验样品宽度与厚度的比值优选为2-10，试验样品直径与厚度的比值优选为10-100。
在进行完上述步骤S10后可以接着实施步骤S20：根据待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度。
其中，待测油管的实际屈服强度可以通过屈服强度试验得出，该试验可以利用屈服强度测试仪进行。
上述加载挠度具体可利用如下的公式计算得出：
式中，
D为加载挠度；
d为试验样品的外径；
t为试验样品的厚度；
S为待测油管的实际屈服强度；
E为弹性模量。
在进行完上述步骤S20测得需要施加的加载挠度后可以接着实施步骤S30：对试验样品施加加载挠度并将试验样品放入反应釜中。
具体的，对试验样品施加加载挠度可利用相应的装置进行，本实施例对此不做限定。将试验样品放入反应釜后应将反应釜密封，防止反应釜内与外界环境的联通。
在进行完上述步骤S30后可以接着实施步骤S40：向反应釜中通入井下环境模拟物，以模拟油管生产时的井下作业环境。
本实施例中，井下环境模拟物包括气体模拟物和液体模拟物。其中，气体模拟物包括O2、CO2、H2S中的至少一者；液体模拟物为原油。
在进行完上述步骤S40后可以接着实施步骤S50：将试验样品放置在反应釜中预设时间，以使试验样品与环境充分接触，使试验样品的表面产生相应的化学或物理变化。
本实施例中预设时间优选为90-120天，本领域技术人员清楚的是可以根据具体试验的需要延长或缩短预设时间。
在进行完上述步骤S50后可以接着实施步骤S60：从反应釜中取出试验样品，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂。
需要注意的是，在从反应釜中取出试验样品之前应将反应釜中的温度降低至环境温度，并释放反应釜中的气体至常压后再打开反应釜，以防止对试验人员造成人身损伤。
取出试验样品后应清理试验样品表面的腐蚀产物，对试验样品表面进行宏观观察，并沿试样样品环向进行金相观察。若观察结果完好无损则进行试验样品应力腐蚀开裂的检测。
本实施例中，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂的方法为：
对试验样品进行测量，若试验样品断裂或存在25μm以上的裂纹即判定试验样品存在应力腐蚀开裂，若试验样品完整且不存在25μm以上的裂纹即判定试验样品不存在应力腐蚀开裂。
本实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：从待测油管上取样；根据待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；对试验样品施加加载挠度并将试验样品放入反应釜中；向反应釜中通入井下环境模拟物；将试验样品放置在反应釜中预设时间；从反应釜中取出试验样品，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂。本实施例根据待测油管的实际屈服强度向试验样品施加加载挠度，并且将试验样品放入通入了井下环境模拟物的反应釜中进行试验，从而很好的模拟了油管在油气井下的实际工况，得到更加准确的油管应力腐蚀开裂的试验结果，利用此试验结果进行实际生产上的指导有利于降低油管发生应力腐蚀开裂的风险。
实施例二
图2为本发明另一实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法的流程图；请参照图2。本实施例提供一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：
S100、从待测油管上取样。
为保障试验的精度，本实施例中的待测油管选用油气井下实际工作的油管，即安装在油气井中且仍处于工作状态的油管。
从待测油管上取样具体可以包括：
沿待测油管的环向截取保留待测油管表面状态的试验样品。
其中，保留待测油管表面状态即保留待测油管在油气井下实际工作时的表面情况，表面状态具体可以包括表面沾染的原油、生成的铁锈以及其他污物。
进一步地，为提高试验的精度，本实施例还限定了试验样品的形状和具体尺寸。
具体的，从待测油管上取样还包括：
将试验样品加工成具有开口的C型环试样。C型环试样有利于向试样施加压力并使得挠度集中在其对称面上，从而便于试验后的检测判断。
由于沿待测油管的环向截取的试验样品呈圆环状，因此在加工时，需要在试验样品的外侧沿垂直于试验样品轴向的方向对其进行切割，可以在试验样品外侧的两个不同部位分别进行一次切割，以得到具有开口的试验样品，切割完成后的试验样品大体上成C型。其中，开口处对应的圆心角为30-90°，优选地，开口处对应的圆心角可以为60°。
本实施例中，试验样品宽度与厚度的比值优选为2-10，试验样品直径与厚度的比值优选为10-100。
在进行完上述步骤S100后可以接着实施步骤S200：根据待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度。
其中，待测油管的实际屈服强度可以通过屈服强度试验得出，该试验可以利用屈服强度测试仪进行。
上述加载挠度具体可利用如下的公式计算得出：
式中，
D为加载挠度；
d为试验样品的外径；
t为试验样品的厚度；
S为待测油管的实际屈服强度；
E为弹性模量。
在进行完上述步骤S200测得需要施加的加载挠度后可以接着实施步骤S210：利用丙酮溶剂去除试验样品表面的杂质，以防止表面杂质影响挠度的施加。
在进行完上述步骤S210后可以接着实施步骤S300：对试验样品施加加载挠度并将试验样品放入反应釜中。
其中，对试验样品施加加载挠度可以利用专用的挠度加载装置进行。图3为本发明一实施例提供的挠度加载装置的主视图；图4为本发明一实施例提供的挠度加载装置的左视图，请参照图3-图4。其中，图3中省略了垫板4。
如图3所示，在加载挠度之前，可以在试验样品1上加工出两个轴对称的通孔，然后将预紧螺栓2依次穿过两个通孔中，使得螺帽抵顶在试验样品1的一侧；随后在试验样品1的另一侧的预紧螺栓2上套设上螺母3，通过拧紧螺母3向试验样品1施加力，直至施加到试验样品的实际挠度到达需要的加载挠度为止。其中，挠度应在预紧螺栓2的中线测量，测量应小心地取同一测量点的外径、内径、中径等不同部位进行。如果挠度超出，则试验应用更大的挠度或作废。
进一步地，为保护试验样品免受损害，可以在试验样品的两端增加垫板4，两个垫板4分别位于预紧螺栓2的螺帽与试验样品1之间以及螺母3与试验样品1之间，从而可以使得施加在试验样品1上的预紧力更加均匀，防止试验样品1的局部受损。
对试验样品施加完加载挠度后，可以将试验样品连同挠度加载装置一同放入反应釜中进行后续试验。
需要说明的是，放入反应釜中的试验样品数量可以为一个或多个，当放入多个试验样品时，可以使用玻璃或聚四氟乙烯内衬来隔离相邻的试验样品，以防止样品接触对试验结果造成影响。
在进行完上述步骤S300后可以接着实施步骤S410：向反应釜中通入高纯氮气以除去反应釜中的氧气，防止试验样品被氧化而影响试验结果的精度，此步骤中持续通入高纯氮气的时间最少为2小时。
在进行完上述步骤S410后可以接着实施步骤S420：向反应釜中加入没过试验样品的液体模拟物。其中，液体模拟物的通入量约为反应釜容积的80％，剩余20％的容积作为气帽。
在进行完上述步骤S420后可以接着实施步骤S430：向液体模拟物中通入高纯氮气以除去液体模拟物中的氧气，此步骤中持续通入高纯氮气的时间最少为2小时。
在进行完上述步骤S430后可以接着实施步骤S440：加热液体模拟物至待测油管的实际工作温度。其中，待测油管的实际工作温度可以选用油管服役温度，或者可选用区块方案或单井设计预测的温度，或者可选用油气井下实际测量到的温度。
在进行完上述步骤S440后可以接着实施步骤S450：向反应釜中通入气体模拟物直至反应釜内的压力到达待测油管的实际工作压力。待测油管的实际工作压力可以选用油管服役压力，或者可选用区块方案或单井设计预测的压力，或者可选用油气井下实际测量到的压力。
至此，已经完成对油管井下环境的模拟，使得试验时油管的环境更贴近井下生产时的实际环境，从而有利于保证试验结果的准确性。
在进行完上述步骤S450后可以接着实施步骤S500：将试验样品放置在反应釜中预设时间，以使试验样品与环境充分接触，使试验样品的表面产生相应的化学或物理变化。
本实施例中预设时间优选为90-120天，本领域技术人员清楚的是可以根据具体试验的需要延长或缩短预设时间。
在进行完上述步骤S500后可以接着实施步骤S600：从反应釜中取出试验样品，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂。
需要注意的是，在从反应釜中取出试验样品之前应将反应釜中的温度降低至环境温度，并释放反应釜中的气体至常压后再打开反应釜，以防止对试验人员造成人身损伤。
取出试验样品后应清理试验样品表面的腐蚀产物，对试验样品表面进行宏观观察，并沿试样样品环向进行金相观察。若观察结果完好无损则进行试验样品应力腐蚀开裂的检测。
本实施例中，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂的方法为：
对试验样品进行测量，若试验样品断裂或存在25μm以上的裂纹即判定试验样品存在应力腐蚀开裂，若试验样品完整且不存在25μm以上的裂纹即判定试验样品不存在应力腐蚀开裂。
本实施例提供的油管应力腐蚀开裂的试验方法，包括：从待测油管上取样；根据待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；对试验样品施加加载挠度并将试验样品放入反应釜中；向反应釜中通入井下环境模拟物；将试验样品放置在反应釜中预设时间；从反应釜中取出试验样品，检测试验样品是否出现应力腐蚀开裂。本实施例根据待测油管的实际屈服强度向试验样品施加加载挠度，并且将试验样品放入通入了井下环境模拟物的反应釜中进行试验，从而很好的模拟了油管在油气井下的实际工况，得到更加准确的油管应力腐蚀开裂的试验结果，利用此试验结果进行实际生产上的指导有利于降低油管发生应力腐蚀开裂的风险。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，包括：
从待测油管上取样；
根据所述待测油管的实际屈服强度计算需要对试验样品施加的加载挠度；
对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中；
向所述反应釜中通入井下环境模拟物；
将所述试验样品放置在所述反应釜中预设时间；
从所述反应釜中取出所述试验样品，检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂；
式中，所述加载挠度的计算方法为：
其中，
D为所述加载挠度；
d为所述试验样品的外径；
t为所述试验样品的厚度；
S为所述待测油管的实际屈服强度；
E为弹性模量。
2.根据权利要求1所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述从待测油管上取样包括：
沿所述待测油管的环向截取保留所述待测油管表面状态的所述试验样品。
3.根据权利要求2所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述从待测油管上取样还包括：
将所述试验样品加工成具有开口的C型环试样；
所述开口对应的圆心角为30-90°。
4.根据权利要求2所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述试验样品宽度与厚度的比值为2-10，所述试验样品直径与厚度的比值为10-100。
5.根据权利要求2所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，在所述对所述试验样品施加所述加载挠度并将所述试验样品放入反应釜中之前还包括：
利用丙酮溶剂去除所述试验样品表面的杂质。
6.根据权利要求1所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，在所述向所述反应釜中通入井下环境模拟物之前还包括：
向所述反应釜中通入高纯氮气以除去所述反应釜中的氧气。
7.根据权利要求1所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述井下环境模拟物包括气体模拟物和液体模拟物；所述气体模拟物包括O2、CO2、H2S中的至少一者；所述液体模拟物为原油。
8.根据权利要求7所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述向所述反应釜中通入井下环境模拟物包括：
向所述反应釜中加入没过所述试验样品的所述液体模拟物；
向所述液体模拟物中通入高纯氮气以除去所述液体模拟物中的氧气；
加热所述液体模拟物至所述待测油管的实际工作温度；
向所述反应釜中通入所述气体模拟物直至所述反应釜内的压力到达所述待测油管的实际工作压力。
9.根据权利要求1所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述预设时间为90-120天。
10.根据权利要求1所述的油管应力腐蚀开裂的试验方法，其特征在于，所述检测所述试验样品是否出现应力腐蚀开裂的方法为：
对所述试验样品进行测量，若所述试验样品断裂或存在25μm以上的裂纹即判定所述试验样品存在应力腐蚀开裂，若所述试验样品完整且不存在25μm以上的裂纹即判定所述试验样品不存在应力腐蚀开裂。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101957287A (zh) * | 2009-07-20 | 2011-01-26 | 中国科学院金属研究所 | 一种管材应力腐蚀开裂加载方法 |
| CN102095637A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-06-15 | 中国建筑材料检验认证中心有限公司 | 一种评价圆环或圆管状脆性材料弹性模量和强度的方法 |
| CN103163023A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-19 | 西南石油大学 | 一种石油管材环境断裂韧性测试方法及装置 |
| RU2582911C1 (ru) * | 2015-04-02 | 2016-04-27 | Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") | Способ испытания трубных сталей на коррозионное растрескивание под напряжением |
| CN105954179A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-09-21 | 中国石油天然气集团公司 | 一种测量金属材料元素硫应力腐蚀开裂敏感性的试验方法 |
| CN107796710A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-13 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种耐应力腐蚀性能的检测方法 |
| CN207440046U (zh) * | 2017-10-23 | 2018-06-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 除氧配液装置 |
| CN108152190A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种确定长输液体管道清管周期的方法及装置 |
| CN108226017A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟油气井腐蚀环境的装置及方法 |
| CN108956233A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-07 | 武汉钢铁有限公司 | 管线钢在弯曲应力下的二氧化碳腐蚀试验方法 |
| CN109443892A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-08 | 上海海隆石油管材研究所 | 快速评价油井管抗硫化物应力腐蚀开裂性能的方法 |
| CN110514577A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-29 | 中国石油天然气集团有限公司 | 用于评价油套管在应力状态下缝隙腐蚀的实验装置及方法 |
| CN110715848A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 西南石油大学 | 一种应力冲刷腐蚀实验装置 |
-
2020
- 2020-04-22 CN CN202010320783.7A patent/CN113533057A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101957287A (zh) * | 2009-07-20 | 2011-01-26 | 中国科学院金属研究所 | 一种管材应力腐蚀开裂加载方法 |
| CN102095637A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-06-15 | 中国建筑材料检验认证中心有限公司 | 一种评价圆环或圆管状脆性材料弹性模量和强度的方法 |
| CN103163023A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-19 | 西南石油大学 | 一种石油管材环境断裂韧性测试方法及装置 |
| RU2582911C1 (ru) * | 2015-04-02 | 2016-04-27 | Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") | Способ испытания трубных сталей на коррозионное растрескивание под напряжением |
| CN105954179A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-09-21 | 中国石油天然气集团公司 | 一种测量金属材料元素硫应力腐蚀开裂敏感性的试验方法 |
| CN108152190A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种确定长输液体管道清管周期的方法及装置 |
| CN108226017A (zh) * | 2016-12-22 | 2018-06-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟油气井腐蚀环境的装置及方法 |
| CN107796710A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-13 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种耐应力腐蚀性能的检测方法 |
| CN207440046U (zh) * | 2017-10-23 | 2018-06-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 除氧配液装置 |
| CN108956233A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-07 | 武汉钢铁有限公司 | 管线钢在弯曲应力下的二氧化碳腐蚀试验方法 |
| CN109443892A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-03-08 | 上海海隆石油管材研究所 | 快速评价油井管抗硫化物应力腐蚀开裂性能的方法 |
| CN110514577A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-29 | 中国石油天然气集团有限公司 | 用于评价油套管在应力状态下缝隙腐蚀的实验装置及方法 |
| CN110715848A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 西南石油大学 | 一种应力冲刷腐蚀实验装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NACE INTERNATIONAL: "《NACE Standard TM0177-2005》", pages: 24 - 25 * |
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