1. 研究内容

随着石油工业的发展，油气井不断向深井、超深井发展，开采环境越来越苛刻，油井管的服役条件也越来越恶劣。油井管不仅受到Cl^-、H₂S、CO₂和O₂等腐蚀介质的破坏，还受到交变载荷作用，腐蚀环境与交变载荷共同作用产生腐蚀疲劳破坏。

腐蚀疲劳裂纹扩展的影响因素包括环境因素、应力状态和材料特性。项目开展以实验研究为基础，通过改变腐蚀环境和应力状态，研究13Cr油管的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。腐蚀介质分别为大气环境（作为对比实验）、不同交变频率下、不同PH值的3.5wt% NaCl溶液和CO₂-Cl^--共存环境下，分别得到不同条件、不同应力强度因子下，油管腐蚀疲劳裂纹扩展速率。最后，通过扫描电镜进行断口形貌观察和能谱分析，探讨损伤演变机理。

2. 创新点

（1）本项目综合考虑环境载荷与机械载荷共同作用下对腐蚀疲劳裂纹萌生的影响规律。突破了现有关于油井管的设计将环境载荷与机械载荷分开分别考虑的现状，能够更好的反映实际生产工况。

（2）通过在外加极化电位下进行腐蚀疲劳实验，结合疲劳断口微观形貌观察，分析阐明典型油井管在高含CO2服役工况下裂纹扩展。这个研究思路和方法是对目前复杂环境下腐蚀疲劳理论研究的突破。

3. 研究成果：

（1）大气环境下，油管的疲劳裂纹扩展速率仅与应力状态有关，可以当作纯疲劳。

（2）在3.5wt% NaCl、CO₂-Cl^-腐蚀介质中，随着载荷频率的降低每个循环内的腐蚀损伤时间增长，油管的腐蚀疲劳裂纹扩展速率加快。13Cr油管疲劳裂纹扩展速率受频率影响较小，当频率较高时裂纹扩展速率变化不大，只有频率较低时裂纹扩展速率增加。

（3）当频率一定时，13Cr油管在酸性条件下在3.5wt% NaCl、CO₂-Cl^--腐蚀介质中，疲劳裂纹扩展速率比在大气环境下要高。然而，随着PH值的降低、溶液酸性的增强腐蚀疲劳裂纹扩展速率反而降低。

（4）根据断口形貌和能谱分析，在Cl^-腐蚀环境中13Cr油管为沿晶断裂失效，CO₂-Cl^-共存腐蚀环境中，CO₂会促进13Cr油管的腐蚀疲劳失效。

（5）基于Paris公式，结合腐蚀介质、载荷频率等因素的变化，所确定的油管钢13Cr的寿命预测模型可以很好的描述实验结果。

（6）已录用论文5篇，其中EI源期刊（检索）2篇，中文核心期刊3篇。获得授权发明专利2项、实用新型专利1项。以本项目作为申报陕西省高校科学进步奖的一部分并获得一等奖。所培养研究生5名已全部毕业，其中一名研究生完成职称进阶。