ICS 75. 180. 10; 77.140. 75 E 92; H 48 备案号：35155—2012
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 6857.1—2012
石油天然气工业特殊环境用油井管第1部分：含HS油气田环境下
碳钢和低合金钢油管和套管
选用推荐做法
Petroleum and natural gas industries - OCTG used for special environment-
Part 1 : Recommended practice on selection of casing and tubing of
carbon and low alloy steels for use in sour service
2012—01—04 发布
2012-03-01 实施
国家能源局 发布 SY/T 6857. 1—2012
目 次
前言
H
范围 2规范性引用文件 3 术语和定义 4腐蚀工况条件及评定 4.1总则 4.2腐蚀影响因素
1
4. 3 工况环境评定 5油管和套管选用原则 5.1井况分析 5.2腐蚀类型与腐蚀程度控制目标 5.3产品质量等级 5.4GB/T19830或API Spec 5CT产品选用 5.5非GB/T19830或APISpec5CT产品选用
5.6非GB/T9253.2/APISpec5B特殊螺纹产品选用·· 6　非GB/T19830或APISpec5CT油管和套管产品质量控制要求
6. 1 总则 6.2 制造工艺 6.3 产品化学成分 6. 4 拉伸性能· 6.5 淬透性 6.6 硬度, 6.7 晶粒度· 6.8 夏比V型冲击韧性 6.9 抗 SSC 性能 6.10 抗 HIC性能检验 6.11 抗 SOHIC 和 SZC 性能要求 7 标记 8　文件· 附录A（规范性附录）CO2分压的确定附录B（资料性附录）酸性环境下油管和套管选材表附录C（规范性附录）抗HIC/SWC性能实验室试验程序附录 D（规范性附录）SOHIC/SZC性能实验室试验程序参考文献
10 10 11
11 11
13 14
..
14
14
中
15 16
19
20 1 SY/T 6857.1—2012
前言
SY/T6857《石油天然气工业特殊环境用油井管》分为以下几部分：
-第1部分：含H2S油气田环境下碳钢和低合金钢油管和套管选用推荐做法； -第2部分：酸性油气田用钻杆。
一
.*.
本部分为SY/T6857的第1部分。 本部分按照GB/T1.1一2009《标准化T作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任，本部分由石油管材专业标准化技术委员会提出并归口。 本部分起草单位：中国石油集团石油管工程技术研究院、中国石油股份有限公司塔里木油田分
公司。
本部分主要起草人：魏斌、白真权、方伟、常泽亮。
Ⅱ SY/T 6857. 1—2012
石油天然气工业特殊环境用油井管第1部分：含H,S油气田环境下碳钢和
低合金钢油管和套管选用推荐做法
1范围
SY/T6857的本部分规定了含H2S油气田环境下用碳钢和低合金钢油管和套管选用原则、质量控制要求和检验方法。
本部分适用于含H2S油气田环境下用油管和套管的选用。本部分以保证油管和套管在H2S介质工况条件下使用的安全可靠性和使用寿命为目标，根据工况要求对油管和套管的选用推荐了一般做法，本部分也对非GB/T19830或APISpec5CT规定的油管和套管产品选用时的质量控制提出了基本要求。
除非另有规定，本部分中提到的油管和套管包括油管、套管、平端套管衬管、短节和接箍（包括半成品和毛坏）等产品。
本部分中酸性环境是指含液态水且H2S超过某一极限值的流体「气体总压力大于或等于0.4MPa (65psia），且气体中H2S分压大于300Pa（0.05psia)]。
本部分补充而不是代替设计标准和规范中已有的材料技术要求。凡本部分未叙及的条款及内容均按GB/T19830或APISpec 5CT的规定执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T4157金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验（GB/T4157一2006，NACE TM 0177: 1996, MOD)
GB/T8650管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法（GB/T8650--2006，NACETM0284: 2003, MOD)
GB/T9253.2石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验（GB/T 9253.2-—1999，API Spec 5B: 1996，IDT)
GB/T19830石油天然气.工业油气井套管或油管用钢管（GB/T19830—2011，ISO11960： 2004, IDT)
GB/T20972.1石油天然气.工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第1部分：选择抗裂纹材料的般原则(GB/T 20972.1—2007，ISO 15156-1：2001，IDT)
GB/T20972.2石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第2部分：抗开裂碳钢、低合金钢和铸铁（GB/T20972.2—2008，ISO 15156-2：2003，MOD)
GB/T 21267石油天然气工业套管及油管螺纹连接试验程序（GB/T 21267—2007，ISO 13679: 2002，IDT)
SY/T5539油井管产品质量评价方法 API RP 5C5套管和油管连接试验程序推荐作法（Recommended practice on procedures for tes-
ting casing and tubing connections)
1 SY/T 6857. 1—2012
API Spec 5B套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范（Threading，gauging and thread inspection of casing, tubing and line pipe threads)
API Spec 5CT套管和油管规范（Specification for casing and tubing) NACETM0177金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂实验室标准试验方法
(Standard test method--Laboratory testing of metals for resistance to sulfide stress cracking and stress corrosion cracking in H2 S environments)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
炉批heat 一次熔炼的单一循环过程生产的材料。
3. 2
热处理批 heat treat lot 出自同一热处理炉，或者出自连续（或批）处理中同一热处理炉的，或出自不同热处理炉，但按
确保满足本部分相应要求的文件化程序进行热处理的相同尺寸和钢级的所有管子。 3.3
全面腐蚀general corrosion 腐蚀分布在整个金属表面，使金属质量损失，截面尺寸减小，直至完全破坏的一种腐蚀形态。
3. 4
点蚀 pitting corrosion 在腐蚀介质中金属材料大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，在表面个别的点或微小区域内形成
了小孔状腐蚀坑。 3.5
失重腐蚀 mass loss corrosion (MLC) 由电化学机理所引起的金属质量损失的一种腐蚀形态，包括全面腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀。
3.6
制造厂 manufacturer 对标记产品负责，担保其产品符合本部分的厂商、公司或集团公司。制造厂可以是管子制造厂或
加工厂，制造厂有责任使产品符合本部分。 3.7
硫化物应力开裂sulfide stress cracking (SSC) 在有水和H2S存在的情况，与腐蚀和拉应力「残留的和（或）外加的」有关的一种金属开裂
形式。
注：SSC是氢应力开裂的一种形式，它与在金属表面的因酸性腐蚀所产生的原子氢引起的金属脆性有关。在硫化
物存在时，会促进氢的吸收。原子氢能扩散进金属，降低金属的韧性，增加裂纹的敏感性，高强度金属材料和较硬的焊缝区域易发生 SSC。
3.8
氢致开裂hydrogen-induced cracking (HIC) 当氢原子扩散进钢铁中并在陷进处结合成氢分子（氢气）时，所引起的在碳钢和低合金钢中平面
裂纹。
注：裂纹是由于氢的聚集点压力增大而产生的。氢致开裂的产生不需要施加外部的应力。能够引起HIC的聚集
2 SY/T 6857.1—2012
点常常在于钢中杂质水平较高的地方，那是由于杂质偏析和在钢种合金元素形成的具有较高密度的平面型夹杂和（或）具有异常显微组织（如带状组织）的区域。
3.9
阶梯裂纹stepwise cracking (SWC) 在钢材中连接相邻平面内的氢致开裂的一种裂纹。 注：这个术语描述了裂纹的外貌。连接氢致开裂而产生的阶梯裂纹取决于裂纹间的局部应变和裂纹周围钢由于溶
解的氢引起的脆性。
3.10
应力定向氢致裂纹 stress-oriented hydrogen-induced cracking (SOHIC) 大约与主应力（残余的或外加的）方向垂直的一些交错小裂纹，导致了像阶梯一样的，将已有
HIC 连接起来的一种裂纹簇（往往细小的）
注：这种开裂可被归类为由外应力和氢致开裂周围的局部应变引起的 SSC。SOHIC 与SSC和 HIC/SWC有关。
在纵焊缝钢管的母材和压力容器焊缝的热影响区都观察到SOHIC。
3. 11
软区开裂soft zone cracking (SZC) SSC的一种形式，它可能出现于钢含有局部屈服强度低的软区。 注：在操作载荷作用下，软区可能会屈服，并局部累计塑性应变使一种在别的情况下抗SSC材料发生SSC并裂
敏感性增加。
3.12
分压 partial pressure 在同样温度下，混合气体中一种组分单独充满该混合气体所占的体积产生的压力。 注：对于一种理想的混合气体，每一种组分的分压等于总压力乘以其在混合气体中的摩尔百分数，而此时摩尔百
分数等于其体积百分数。
3. 13
酸性环境 sour service 含有H,S并能够引起碳钢和低合金钢按本部分所描述的机理开裂的油气田环境，这里所述的开
裂机理包括：SSC，HIC，SOHIC，SZC，SWC。
4腐蚀工况条件及评定
4.1 总则
在按本部分进行油管和套管材料的选择和评定之前，用户应对油管和套管材料可能暴露的使用工况条件进行确认、评定并以文件记载。评价、定义和资料确认环境应符合GB/T20972.1的要求 4.2腐蚀影响因素 4.2.1腐蚀工况条件包括预定的使用暴露条件和由于控制措施或保护方法失效可能造成的不可预定暴露条件等两个方面。 4.2.2影响油管和套管材料在含H2S环境中腐蚀性能的因素，包括管材冶金特性和服役环境两个方面。管材冶金特性主要包括：化学成分，制造方法；产品形状、强度，硬度及其局部的变化，冷加工量，热处理状态；微观组织及其均匀性，这些因素的规定见第6章。 4.2.3服役环境影响因素包括下列参数并应对其量化：
—-H2S分压或在水相中的当量浓度，依据GB/T 20972.2一2008附录C确定。
-CO分压或在水相中的当量浓度，依据附录A确定。
3 SY/T 6857. 1---2012
0.3kPa (0.05psi)
6.5
5.5
0
4.5
3.5
2.5
100
1000
0.1
10
1
PHst kPa
0—0区；1--SSC1区；2—SSC2区；3—SSC3区图1碳钢和低合金钢 SSC的环境严重程度的区域
表1碳钢和低合金钢油管和套管在含COz/H,S介质中的腐蚀类型
H,S分压 kPa <0.3 <0.3 <0.3 ≥0.3 MLC, SSC, HIC/SWC, SOHIC/SZC ≥0.3
CO2分压 MPa <0. 05 0. 05 ~~ (0. 21 >0. 21 <0. 05 0. 05 ~0. 21 >0. 21
环境类型一般环境 -般环境一般环境酸性环境酸性环境酸性环境
腐蚀类型 MLC MLC MLC
腐蚀严重程度
轻微较轻中等～严重轻微较轻
MLC, SSC, HIC/SWC, SOHIC/SZC MLC, SSC, HIC/SWC, SOHIC/SZC 中等～严重
≥0.3
5.2.3腐蚀控制目标 5.2.3.1除特别规定，按本部分选择的碳钢和低合金钢油管或套管材料，能在石油和天然气生产过程中在确定的含 H, S 的环境中抗 SSC，HIC/SWC 和 SOHIC/SZC，但并不是在所有的工况下都不开裂。 5.2.3.2碳钢和低合金钢油管和套管与含H2S，CO2和CI-等腐蚀介质的井流物接触，会发生较高或很高失重腐蚀，可采取内涂层、加注缓蚀剂等措施降低腐蚀速率，也可采取耐蚀合金油管和套管控制失重腐蚀。附录B给出了常用油管和套管依据环境选用流程表。表2给出了腐蚀程度控制指标，用户需要根据产量和生产井寿命，以及经济效益综合评估选择管材或防腐措施，以便于将失重腐蚀速率控制在可接受的范围内。 5.3产品质量等级 5.3.1当井流物中含H2S，CO,和CI-等腐蚀介质时，只有通过选用高质量等级或特殊性能的油管和套管才能保证油气田的安全生产，在订购这些油管和套管时，应符合下面所陈述的一般性原则。
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