| dc.description.abstract | Fleksible rør brukes i olje- og gassindustrien for transport av hydrokarboner. I sentrum av rørene er et ringrom bestående av tettpakkede karbonstål-vaire. Ringrommet er beskyttet av indre og ytre termoplastiske skall for å sikre at vairene ikke er i direkte kontakt med borevæske eller sjøvann. Selv om ringrommet skal være beskyttet er det mulig for korrosive gasser å diffundere fra borevæsken inn i ringrommet eller at det ytre skallet blir ødelagt og sjøvann siger inn. Dette kan resultere i kritisk korrosjon der sprøbrudd i vairene kan forekomme. Sprøbrudd er vanligvis forbundet med hydrogensprøhet (HE) og H2S korrosjon/sprekkdannelse. De siste årene har det oppstått økt surhet i norske reservoarer der HE i karbonstål-vaire er et voksende problem. Målet med denne masteroppgaven var å undersøke HE motstanden av seks forskjellige typer høyfaste stål som blir brukt i karbonstål-vaire i fleksible rør. Materialene ble delt inn i A, B, C, D, E og F. Disse materialene ble undersøkt ved karakterisering av mikrostruktur, polarisasjonskurver og langsom strekktest (SSRT). Polarisasjonskurvene ble testet fra -2000 mVAg/AgCl til -300 mVAg/AgCl ved bruk av en skannehastighet på 600 mV/h i en standard tre elektrodeoppsett med 3.5 wt% NaCl som elektrolytt. SSRT ble utført i luft og med katodisk hydrogenladning til potensiale -1100 mVAg/AgCl til -1400 mVAg/AgCl i 3.5 wt% NaCl løsning. Hardhet, perlittinnhold og mengde karbon ble brukt til å rangere materialene i rekkefølge av høyest styrke, fra material C, B, A, E, F til D. Polarisasjonskurver viste katodisk strømtetthet til å være høyest for material C ved -1100 mVAg/AgCl og for material A ved -1400 mVAg/AgCl. Den katodiske strømtettheten var lavest for material D ved begge nevnte potensialer. SSRT resultater ble brukt til å evaluere HE motstand i form av reduksjon i areal, forlengelse og fraktografi. HE motstanden var ikke en funksjon av styrkenivå, selv om material C med lavest styrke hadde høyest HE motstand ved -1100 mVAg/AgCl og material B med nest lavest styrke hadde sammen med material C høyest HE motstand ved -1400 mVAg/AgCl. Material D med høyest styrke viste å ha den laveste HE motstanden ved begge potensialene. Uavhengig av nivå av styrke og mikrostruktur viste prøver testet i luft duktil oppførsel, mens prøver testet med hydrogen viste sprø oppførsel, bortsett fra material C som viste duktil oppførsel i luft og med hydrogen. Det var ingen forskjell i sprø oppførsel mellom prøver testet ved -1100 mVAg/AgCl til -1400 mVAg/AgCl. | |
| dc.description.abstract | Flexible pipes are used in the oil and gas industry for transportation of hydrocarbons. The pipes consist of densely packed steel wires, enclosed in an annulus confined by inner and outer thermoplastic sheaths to ensure wires are not in direct contact with the bore fluid or seawater. One of the main concerns regarding flexible pipes is the diffusion of corrosive gases from the bore into the annulus or seawater from damaged outer sheath into the annulus, resulting in critical corrosion. Incidents of brittle fractures and ruptures of armour wires can occur, generally associated with hydrogen embrittlement (HE) and H2S corrosion/cracking. As Norwegian reservoirs experience increased souring, HE in armour wires is a growing concern. The objective of this work was to investigate HE resistance of six different grades of high strength steels, used in the armour wires in flexible pipes. The materials were divided into A, B, C, D, E and F, consisting of ferrite and pearlite phase. High strength steel was investigated by characterization of microstructure, polarization curves and slow strain rate test (SSRT). Polarization curves were recorded from -2000 to -300 mVAg/AgCl, using a scan rate of 600 mV/h. SSRT was performed in air and with cathodic hydrogen charging to potentials -1100 mVAg/AgCl and -1400 mVAg/AgCl in 3.5 wt% NaCl solution at room temperature. Hardness, pearlite content and amount of carbon were used to rank materials in order of highest strength, from material C, B, A, E, F to D. From polarization curves, the cathodic current density was highest for material C at -1100 mVAg/AgCl and for material A at -1400 mVAg/AgCl. At both potentials, the cathodic current density was lowest for material D. From SSRT, HE resistance was evaluated by reduction in area, plastic elongation at fracture and fractography. HE resistance was not a function of strength level, although material C, with the lowest strength, appeared to have the highest resistance against HE at -1100 mVAg/AgCl, and material B, with the second lowest strength, appeared together with material C to have the highest resistance against HE at -1400 mVAg/AgCl. At both potentials, material D, with the highest strength, attend to have the lowest resistance against HE. Independently of the level of strength and microstructure of materials, samples fractured in air showed ductile behavior, while samples fractured with hydrogen showed brittle behavior, except for material C showing ductile behavior in all test conditions. There was no difference in brittle behavior between samples tested at -1100 mVAg/AgCl and -1400 mVAg/AgCl. | |
