GBT 43925-2024 套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法标准立项发展报告

套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法国家标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Full-ScaleTensileStressCorrosionTestMethodforCasingandTubing摘要套管和油管作为油气勘探开发过程中的核心管柱构件，其服役安全性直接关系到油气井的完整性与生产寿命。随着深井、超深井、高温高压井及高含硫油气田的大规模开发，套管和油管面临的环境介质日益苛刻，应力腐蚀开裂（SCC）已成为导致管材失效的主要原因之一。然而，长期以来我国缺乏针对套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验的统一国家标准，各企业及科研院所通常参照ASTM、NACE等国外标准或自行制定试验规程，导致试验条件差异大、结果可比性差、评价结论难以互通。为解决上述问题，国家标准化管理委员会批准发布了GB/T43925-2024《套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法》，该标准于2024年4月25日正式发布，并于2024年8月1日起实施。本标准规定了套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验的试验原理、试验设备、试样制备、试验程序、结果评定及试验报告等技术要求，填补了我国在该领域的标准空白，为油气田管材选材、质量评价及安全服役提供了统一的技术依据，对提升我国油井管产品的国际竞争力具有重要的支撑作用。本报告就该标准的立项背景、编制过程、技术内容及应用前景进行了系统阐述。关键词：套管；油管；应力腐蚀；全尺寸试验；国家标准；油气井管柱Keywords:casing;tubing;stresscorrosioncracking(SCC);full-scaletest;nationalstandard;oilandgaswelltubular1引言在油气勘探开发工程中，套管和油管长期服役于高温、高压、高含腐蚀介质（H₂S、CO₂、Cl⁻等）的复杂井下环境中，应力腐蚀开裂是导致管柱失效、油气井报废甚至重大安全事故的主要隐患之一。据统计，世界范围内因硫化物应力开裂（SSC）和应力腐蚀开裂（SCC）导致的油井管失效事故占全部管材失效案例的25%以上。随着我国塔里木盆地超深层油气勘探取得重大突破，以及四川盆地高含硫气田的持续开发，管材服役条件的严酷程度不断攀升，对应力腐蚀性能评价提出了更高的要求。全尺寸拉伸应力腐蚀试验能够在接近实际工况的条件下评价管体在拉伸载荷与腐蚀介质协同作用下的抗开裂性能，相较传统的小尺寸试样试验具有更好的工程相关性和可靠性。然而，我国在该领域长期缺乏统一的试验方法标准。企业之间、项目之间所采用的试验装置、加载方式、介质条件、评判准则各不相同，严重制约了试验结果的有效比对和技术交流，也影响了国产高端油井管产品的国际市场准入。在此背景下，制定《套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法》国家标准，对于统一行业试验技术、规范市场行为、保障油气井安全具有重要的现实意义和战略价值。2标准编制背景2.1行业发展现状与技术需求我国是全球最大的油井管生产国和消费国，年产油井管超过400万吨，产品广泛应用于陆上及海洋油气田开发。近年来，深层超深层油气资源已成为我国增储上产的主战场，塔里木盆地已成功钻探多口深度超过8000米的超深井，四川盆地含H₂S气田的开发规模亦居世界前列。这些极端工况条件下，管柱不仅要承受高轴向拉伸载荷，还需同时抵抗高含硫、高含氯离子、高温高压等腐蚀环境的联合作用。全尺寸拉伸应力腐蚀试验是评价管材在"载荷+介质"耦合作用下服役适用性的关键手段。2.2国内外标准现状分析国际上，美国石油学会（API）和美国腐蚀工程师协会（NACE）先后发布了一系列与油井管应力腐蚀相关的标准。其中，NACETM0177《金属在H₂S环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法》规定了A法（拉伸法）、B法（弯梁法）、C法（C形环法）、D法（双悬臂梁法）等多种试验形式，但主要针对小尺寸试样开展实验室评价，难以真实反映全尺寸管体在实际制造状态（含残余应力、几何不连续等）下的应力腐蚀行为。ISO15156标准则侧重于材料选用的技术要求，对试验方法的具体规定较为有限。在国内，油气行业曾参照SY/T5990、GB/T4157等标准执行单轴拉伸或小尺寸试样的硫化物应力腐蚀评价，但尚无针对全尺寸套管和油管拉伸应力腐蚀试验的统一方法标准。随着高钢级、高合金化管材的应用增多，国内外用户纷纷在订货技术条件中增加全尺寸应力腐蚀试验的要求，但试验方法的不统一已成为国际贸易合作和技术交流中的突出瓶颈。2.3标准立项必要性（1）填补标准空白。全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法在国内外均缺乏统一的国家标准，亟需建立具有自主知识产权的试验方法体系，摆脱长期依赖国外标准的被动局面。（2）服务产业升级。国产高端套管和油管产品在走向国际市场的过程中，亟需符合国际通行要求的、被广泛认可的试验评价方法作为质量背书。（3）保障工程安全。统一的试验方法标准有助于从源头上把控管材质量，降低应力腐蚀失效风险，切实保障油气井安全运行。3标准编制过程3.1立项阶段2019年，由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出立项申请，经国家标准化管理委员会审查批准，正式列入国家标准制修订计划（计划编号：20192350-T-604）。中国石油集团工程材料研究院有限公司（原中国石油集团石油管工程技术研究院）作为主要起草单位牵头成立标准编制组，成员单位涵盖国内主要油井管生产企业、油气田用户单位、第三方检验检测机构和相关高校科研院所。3.2起草阶段标准起草组广泛收集了国内外相关标准文献和技术资料，重点调研了API、NACE、ISO、ASTM等国际组织和先进国家的标准体系，系统分析了国内外主要管材制造企业和科研机构的全尺寸应力腐蚀试验装置及已有试验数据。在此基础上，起草组先后召开六次工作会议，经过多轮次的技术研讨和文本修改，形成了标准征求意见稿。在行业范围内广泛征求意见后，共收到反馈意见86条，采纳和部分采纳65条，并对相关技术条款进行了针对性的补充完善。3.3审查与报批阶段2023年，标准送审稿经全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会组织专家审查，专家组一致认为该标准技术内容科学合理、可操作性强，达到国际先进水平。2023年底完成报批，2024年4月25日由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式批准发布，标准编号GB/T43925-2024，实施日期为2024年8月1日。4标准主要内容解读4.1适用范围本标准规定了套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验的试验原理、试验设备、试样准备、试验条件、试验程序、结果评定和试验报告等技术要求。适用于油气田开采中使用的套管和油管在含H₂S、CO₂、Cl⁻等腐蚀性介质环境中的拉伸应力腐蚀性能评价。同时可为连续油管、管线管等其他管材的应力腐蚀评价提供参考。4.2试验原理全尺寸拉伸应力腐蚀试验的核心原理是对实际尺寸的管段试样施加恒定的轴向拉伸载荷，同时使试样外表面或内表面持续接触特定温度和浓度的腐蚀介质，在二者的协同作用下考察管体在预定试验周期内是否发生应力腐蚀开裂或断裂。该试验方法能够较好地反映实际管柱在完井和生产工况下的受力状态和环境暴露条件，弥补了小尺寸试样试验的固有局限性。4.3试验设备与试样标准对试验系统的加载能力、载荷精度、介质容器设计、温控方式、安全防护等方面提出了明确要求。加载系统应满足对全尺寸管段施加设计轴向载荷的刚度要求与精度要求（载荷误差控制在±2%以内），并保证加载过程中不产生附加弯曲应力。腐蚀介质容器应具有良好的密闭性和耐腐蚀性能，配备加热、测温、控温及尾气处理装置。试样为具有真实制造状态的套管或油管短节，其长度根据管体外径确定，标准中规定了最小有效试验长度及端部处理方式。试样两端根据实际需要加工螺纹或焊接接头转换结构，以保证载荷均匀传递。4.4试验条件与程序标准对试验介质类型（NACEA溶液、NACEB溶液、模拟地层水等）、介质温度（25℃、60℃、90℃等）、载荷施加水平（以管体规定最小屈服强度的百分比表示，如70%、80%、85%、90%等）、试验周期（建议不少于720小时，最长可达2000小时以上）等关键参数做出了明确规定。试验程序包括试样测量与记录、加载至目标载荷、通入腐蚀介质并升温至设定温度、定期监测和记录、到期卸压取样等完整操作流程。标准特别强调了试验期间试样的定期检查内容和安全注意事项。4.5结果评定试验结束后，需对试样进行外观检查、无损检测（超声检测、磁粉检测等）和金相分析，综合判定是否存在应力腐蚀裂纹及裂纹的萌生位置、扩展特征和断裂模式。结果评定分为合格（未发生开裂）、不合格（发生开裂或断裂）两级，并鼓励在试验报告中记录裂纹萌生时间、扩展速率等信息，为材料研发和选材提供更为丰富的参考依据。4.6关键技术要点（1）全尺寸效应：管体在制造过程中产生的残余应力、壁厚不均匀性、几何偏差等在全尺寸试验中得以真实体现，使评价结果更接近实际使用状态。（2）多因素耦合：标准考虑了载荷水平、介质腐蚀性、温度等多因素的协同作用，可更全面地评价管材在复杂工况下的适用性。（3）失效判据科学：失效判据综合宏观检查和微观分析结果，避免了单一判据可能带来的误判，提升了结果的可信度。5标准实施的意义与效益5.1技术引领作用GB/T43925-2024的发布实施，填补了我国全尺寸应力腐蚀试验方法标准的空白。该标准构建了与国际先进水平接轨的试验评价技术体系，具有方法科学、指标合理、可操作性强的突出特点，为油气田管材的工程设计选材、入井质量复验、失效分析及寿命评估提供了标准化的技术手段。5.2产业推动作用对油井管制造企业而言，该标准为企业开展产品应力腐蚀性能的自我声明和第三方检验提供了统一遵循，有助于增强国产高端管材的市场公信力。同时，该标准的实施将进一步倒逼企业提升产品质量控制水平，加速淘汰落后工艺产能，推动行业向高品质、高可靠性方向转型升级。5.3国际贸易促进功能全尺寸拉伸应力腐蚀试验技术要求已被越来越多的国际油气公司和工程公司列入油井管采购技术协议中。本标准的发布，使我国在该领域拥有了自主的标准体系和试验能力，国内企业在国际贸易谈判中有了更充分的技术支撑和话语权，有助于化解技术性贸易壁垒，促进高端油井管的出口贸易。6主要起草单位介绍中国石油集团工程材料研究院有限公司（原中国石油集团石油管工程技术研究院）是本标准的第一起草单位，在标准制定过程中发挥了核心主导作用。该研究院成立于1981年，是中国石油天然气集团有限公司直属的综合性工程材料研发机构，也是我国石油管材及装备材料领域规模最大、综合实力最强的科研院所之一。研究院设有石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室培育基地、国家石油管材质量监督检验中心、石油管材工程研究中心等多个国家级和行业级研发与检验平台，拥有国际先进的全尺寸管材力学试验系统、高温高压腐蚀试验系统、环境敏感断裂试验系统等大型仪器装备。多年来，该研究院一直致力于油井管材服役性能评价与安全可靠性研究，在管材应力腐蚀开裂机理、腐蚀防护技术、寿命预测方法等方向承担了包括国家科技重大专项、国家重点研发计划在内的多项重大科研项目。研究院主导或参与制修订了百余项国家标准、行业标准和企业标准，是我国石油管材标准化工作的主要技术力量。该研究院同时也是ISO/TC67（石油天然气工业用材料、设备和海上结构标准化技术委员会）国内技术对口单位的重要支撑力量，在国际标准化活动中具有较强的影响力。7结论与展望GB/T43925-2024《套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法》的发布和实施，是我国石油管材标准化建设中的一项标志性成果，具有重要的里程碑意义。该标准首次建立了科学完善的全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法体系，在技术指标设定、试验程序规定和结果评定等方面达到了国际先进水平。标准的贯彻实施将有效推动油井管产品质量评价体系的完善，强化油气田开发中的安全技术保障，促进我国油井管产业的提质升级和国际竞争力的提升。展望未来，随着深层超深层油气开发向万米深度迈进，以及CCUS（碳捕集、利用与封存）、地热开发等新兴领域的发展，管材的环境服役条件将更趋复杂化和极端化。行业内对全尺寸应力腐蚀试验将提出更精细化的需求，如更高温度压力条件下的试验能力、多轴复合载荷作用下的试验方法以及氢脆敏感性评价等新方向的拓展。建议在标准的后续修订中，持续跟踪国际标准发展动态和最新科研成果，不断吸收成熟新技术、新方法，适时补充和完善相关内容。同时，积极推动该标准在国际标准化组织（ISO）框架下的转化，力争将我国的试验方法标准上升为国际标准，为全球油井管全尺寸应力腐蚀评价贡献中国方案和中国智慧。参考文献[1]国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T43925-2024套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法[S].北京：中国标准出版社，2024.[2]全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会.套管和油管全尺寸拉伸应力腐蚀试验方法国家标准编制说明[R].2023.