【摘 要】
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随着CO2驱油技术的推广,油田采收率不断提高,但高压甚至超临界CO2引起的井下管柱应力腐蚀开裂（SCC）风险也随之增加。L80-13Cr不锈钢具有良好的抗CO2腐蚀能力,广泛用于高含CO2油气田的井下管柱设备等。然而,对于高含CO2井下环境中L80-13Cr的SCC机制和监测方法仍然不太明晰。本文通过慢应变速率拉伸实验法（SSRT）、结合电化学噪声（ECN）、声发射（AE）技术以及环境扫描电子显微
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随着CO2驱油技术的推广,油田采收率不断提高,但高压甚至超临界CO2引起的井下管柱应力腐蚀开裂（SCC）风险也随之增加。L80-13Cr不锈钢具有良好的抗CO2腐蚀能力,广泛用于高含CO2油气田的井下管柱设备等。然而,对于高含CO2井下环境中L80-13Cr的SCC机制和监测方法仍然不太明晰。本文通过慢应变速率拉伸实验法（SSRT）、结合电化学噪声（ECN）、声发射（AE）技术以及环境扫描电子显微镜（ESEM）,研究了高含CO2环境中,L80-13Cr钢的SCC萌生和发展过程,主要结论如下:（1）常压环境中,通过研究L80-13Cr不锈钢在NaCl溶液中的SCC行为,结果发现:随着溶液p H值的降低、温度以及NaCl浓度的升高,L80-13Cr试样的SCC敏感性不断增加,断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂为主,出现明显的脆性解理面,SCC机制以阳极溶解型为主。（2）高压CO2环境中,温度为30℃～150℃,CO2压力为0～7.5 MPa,NaCl浓度为3.5%～20.0%。随着温度和CO2压力的升高,L80-13Cr的SCC敏感性先增大后减小,出现河流状解理面。随着NaCl浓度升高,SCC敏感性先减小后增大,当NaCl浓度高于10%时,发生脆性断裂,裂纹扩展模式为穿晶和沿晶混合型。L80-13Cr钢的力学性能显著劣化,SCC为阳极溶解和氢致开裂的混合机制。（3）通过ECN和AE技术对L80-13Cr的SCC过程进行在线监测,结合极化曲线和电化学阻抗结果发现:不同类型的电位-电流噪声峰对应不同的腐蚀事件,寿命短、幅值低的噪声峰对应亚稳态点蚀的形成,寿命长、幅值高的噪声峰表示裂纹的萌生。SCC不同阶段的AE信号的特征存在较大差异:弹性阶段,AE信号持续时间短计数值低,与亚稳态点蚀有关;断裂伸长期产生高持续时间高计数信号,与SCC裂纹的扩展过程有关。基于ECN或AE的无损监测技术可用于L80-13Cr钢SCC过程的实时监测,有望为井下管柱的SCC风险提供早期预警,降低井下事故的发生率。
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