第3期 刘智勇等：硫化氢环境下两种不锈钢的应力腐蚀开裂行为 ·319。 内油气田开采设备选材提供依据. 应变速率拉伸实验在WDML一30KN微机控制慢应 变速率拉伸试验机上进行，拉伸的应变速率为 1实验方法 1.33×106s1,实验温度为室温. 实验以NACE TM0177-96标准溶液为母液， 表1实验溶液 并通过改变HS含量和溶液pH值配制了四种溶液 Table1 Testing solutions (见表1).其中，pH4.5是气田井下溶液的通常 H2S质量浓度/ 溶液 pH 溶液组成 pH,pH3.O是NACE标准溶液的pH值，也是实际 (mg'L-1) 工况的pH下限：H2S质量浓度1000mgL'是高含 溶液1 饱和 30 5%NaCH-0 5%CH COOH+HS(A) 硫气田的出井气体中的通常H2S含量，饱和H2S含 溶液2 饱和 45 5%NaCH0 5%CH3COOH+HS 量是模拟出井气体中H2S含量的峰值情况. 溶液3 103 3 0 5%NaCH-0 5%CH COOH+HS 本文将采用U形弯试样浸泡和慢应变速率拉 溶液4 103 45 5%NaCH-0 5%CH:COOH+HS 伸实验(SST)方法，并结合相应微观分析手段，研 注：(A)一NACE TM017-96标准溶液. 究3Cr17Ni7Mo2SiN和00Cr22Ni5Mo3N不锈钢在 3CrI7Ni7Mo2SiN和O0Cr22Ni5Mo3N的化学 上述四种溶液中的SCC敏感性.通过对比H2S含 成分见表2，力学性能见表3，其金相组织如图1所 量、H值等因素对两种钢的应力腐蚀行为的作用规 示.3Cr17Ni7Mo2SiN是奥氏体组织 律，最终确定各种钢的硫化物SCC行为规律3. 00Cr22Ni5Mo3N是轧制的奥氏体+铁素体双相组 其中，U形弯浸泡实验的最长实验时间为720h:慢 织 表2实验材料的化学成分（质量分数） Table 2 Chemical composition of tested materiak % 材料 Mn Cr 的 Mo 3C r17Ni7Mo2iN 0.220 084 0.65 0002 0.018 1648 7.01 214 0225 00C 22Ni5Mo3N 0.028 059 1.20 0004 0.029 22.57 463 262 0130 表3两种钢的力学性能 Table 3 Mechanical properties of tested materials 材料 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/% 3C rl7Ni7Mo2iN 385 830 >50 00C F22Ni5Mo3N 400 700 >20 l5μm 15 um 图1(a)3Cr17Ni7Mo2SiN和(b)00C22N5Mo3N不锈钢金相组织形貌 Fig.1 Optical micrographs of 3Crl7Ni7Mo2SiN (a)and 00Cr22Ni5M 03N (b)stainless steels 2结果与讨论 件下材料发生SCC的孕育时间，SCC发生的机制及 SCC扩展的模式等.通过U形弯试样浸泡实验可 2.1SCC孕育时间 以有效对比两种不锈钢发生SCC的孕育期，判断不 U形弯浸泡实验能够获得恒载荷和恒应变条 同钢发生SCC难易程度及其SCC敏感性.表4统内油气田开采设备选材提供依据. 1 实验方法 实验以 NACE TM0177-96 标准溶液为母液 , 并通过改变H2S 含量和溶液 pH 值配制了四种溶液 (见表 1).其中, pH 4.5 是气田井下溶液的通常 pH , pH 3.0 是 NACE 标准溶液的 pH 值, 也是实际 工况的pH 下限 ;H2S 质量浓度1 000 mg·L -1是高含 硫气田的出井气体中的通常 H2S 含量 ,饱和 H2S 含 量是模拟出井气体中 H2S 含量的峰值情况 . 本文将采用 U 形弯试样浸泡和慢应变速率拉 伸实验(SSRT)方法 ,并结合相应微观分析手段 , 研 究 3Cr17Ni7Mo2SiN 和 00Cr22Ni5Mo3N 不锈钢在 上述四种溶液中的 SCC 敏感性 .通过对比 H2S 含 量、pH 值等因素对两种钢的应力腐蚀行为的作用规 律,最终确定各种钢的硫化物 SCC 行为规律[ 3-5] . 其中, U 形弯浸泡实验的最长实验时间为 720 h ;慢 应变速率拉伸实验在 WDM L-30KN 微机控制慢应 变速率拉伸试验机上进行, 拉伸的应变速率为 1.33 ×10 -6 s -1 , 实验温度为室温 . 表 1 实验溶液 Table 1 Testing solutions 溶液 H2S 质量浓度/ (mg·L -1) pH 溶液组成 溶液 1 饱和 3.0 5%NaCl+0.5% CH3COOH +H2 S (A) 溶液 2 饱和 4.5 5% NaCl+0.5%CH3COOH +H2S 溶液 3 10 3 3.0 5% NaCl+0.5%CH3COOH +H2 S 溶液 4 10 3 4.5 5% NaCl+0.5%CH3COOH +H2 S 注:(A)—NAC E TM0177-96 标准溶液. 3Cr17Ni7Mo2SiN 和 00Cr22Ni5Mo3N 的化学 成分见表 2 ,力学性能见表 3 , 其金相组织如图 1 所 示 . 3Cr17Ni7Mo2SiN 是 奥 氏 体 组 织, 00Cr22Ni5M o3N 是轧制的奥氏体 +铁素体双相组 织 . 表 2 实验材料的化学成分(质量分数) Table 2 Chemical composition of tested materials % 材料 C Si Mn S P Cr Ni Mo N 3C r17Ni7Mo2S iN 0.220 0.84 0.65 0.002 0.018 16.48 7.01 2.14 0.225 00C r22Ni5Mo3N 0.028 0.59 1.20 0.004 0.029 22.57 4.63 2.62 0.130 表 3 两种钢的力学性能 Table 3 Mechani cal properti es of t est ed materials 材料 屈服强度/ MPa 抗拉强度/M Pa 延伸率/ % 3C r17Ni7Mo2S iN 385 830 >50 00C r22Ni5Mo3N 400 700 >20 图 1 (a)3C r17Ni7Mo2SiN 和 (b)00C r22Ni5Mo3N 不锈钢金相组织形貌 Fig.1 Optical micrographs of 3C r17Ni7Mo2SiN (a)and 00Cr22Ni5M o3N (b)st ainless steels 2 结果与讨论 2.1 SCC孕育时间 U 形弯浸泡实验能够获得恒载荷和恒应变条 件下材料发生 SCC 的孕育时间 、SCC 发生的机制及 SCC 扩展的模式等 .通过 U 形弯试样浸泡实验可 以有效对比两种不锈钢发生 SCC 的孕育期, 判断不 同钢发生 SCC 难易程度及其 SCC 敏感性 .表 4 统 第 3 期 刘智勇等:硫化氢环境下两种不锈钢的应力腐蚀开裂行为 · 319 ·