某油田在一次打井操作中,高压活动弯头型号,用于压裂车上的一只3"105 MPa-50型活动弯头在压裂作业时突然发生爆裂。
该活动弯头材质为20CrNiMo,仅使用1年左右。经复验,其化学成分符合标准要求。弯头生产工艺流程为:锻件一正火一粗加工一渗碳淬火一低温回火一机加工,出厂前按《高压流体控制产品出厂实验程序》的要求进行过压力值为158MPa的本体强度实验,实验结果符合要求。
在压裂作业时弯头接触的介质为酸化液(20%的HC1+1.5%的HF+粘合剂),打一口井的酸化压裂要压入的酸性介质体积在400m3到1000m3;,压裂的压力在50-90 MPa之间。为确定爆裂原因,对该泄漏管进行取样分析,本文介绍分析过程及结果。
1.检验结果
1. 1宏观检查
图1为拼复的爆裂弯头宏观照片。断口锈蚀严重,但脆性断裂特征仍十分明显,图2为弯头横向断裂面,属主要断裂面。从图中可以看出,断裂发生在密封止口处,比较明显的断裂源有3个,高压活动弯头图片,如图2箭头所示的A,B,C 3个部位。
图1弯头宏观照片
图2弯头匹配断口特征
A区:有一条穿透壁厚的纵裂纹,纵裂面覆盖一层严重的腐蚀产物,用热盐酸水溶液清洗后断口形貌如图3所示。纵裂面断口分为2个较明显的区域:靠内壁一侧较平坦,状花样从内壁表面向壁厚方向扩展,表明裂纹起源于内壁;靠外壁一侧断口较粗糙呈纤维状,该区域是***撕裂区。同时在内壁表面发现多条纵向微裂纹,可见该纵裂纹的形成与内壁表面微裂纹相关。
某油田压裂车上的活动弯头在压裂作业时发生爆裂属于应力腐蚀。由于材质中存在严重的硫化锰夹杂,在拉应力及氯化物腐蚀介质的作用下,由硫化锰夹杂处诱发的腐蚀裂纹进一步扩展即造成活动弯头。
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