典型管線鋼應(yīng)力腐蝕行為評(píng)定及控制方法研究.pdf

1、21世紀(jì)是我國(guó)油氣輸送管道建設(shè)的高峰期，遠(yuǎn)距離、大口徑、高壓力是管線建設(shè)的新趨勢(shì)，輸送過(guò)程中管道的安全性具有重要意義。應(yīng)力腐蝕(SCC)是危及油氣輸送管線安全最重要的因素之一，因此，對(duì)管線鋼SCC行為、評(píng)定方法以及有效控制途徑的研究十分重要。然而，目前對(duì)高強(qiáng)度級(jí)別管線鋼的SCC行為認(rèn)識(shí)尚不夠清楚，SCC行為評(píng)價(jià)規(guī)范尚不夠統(tǒng)一，SCC的控制方法尚不能令人滿意，為此，本文對(duì)比研究了X80、16Mn、X52等不同級(jí)別的典型管線鋼在弱酸性腐蝕環(huán)

2、境中的SCC行為，探討了加載方式和取樣方法對(duì)管線鋼應(yīng)力腐蝕行為的影響規(guī)律和機(jī)理，確定了選擇管線鋼SCC合理評(píng)價(jià)方法的原則，并探討了噴丸強(qiáng)化、陰極極化和富鋅涂層對(duì)不同強(qiáng)度級(jí)別管線鋼SCC抗力的影響，擬為確定管線鋼SCC有效控制途徑提供依據(jù)。通過(guò)較為全面、系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和理論分析，得出如下主要結(jié)論： 在中心打孔加速試樣彎曲加載試驗(yàn)中，應(yīng)力因素是控制SCC開(kāi)裂的主導(dǎo)因素；打孔試樣彎曲加載的SCC評(píng)價(jià)方法僅適用于成分、組織均勻的整體材料

3、(如管線鋼母材)，其中采用四點(diǎn)彎曲方法更具優(yōu)勢(shì)。 對(duì)于帶焊縫試樣，采用三點(diǎn)彎曲方法是不合適的，若選擇四點(diǎn)彎表面不打孔試樣，并且保證焊縫、熱影響區(qū)和母材均能處在兩內(nèi)施力點(diǎn)之間的均勻受力區(qū)時(shí)，則可以有效地評(píng)價(jià)出焊接接頭試件的SCC敏感性。 對(duì)于機(jī)械壓平法制備試樣，因?yàn)闄C(jī)械壓平鋼管時(shí)引入了表面殘余應(yīng)力，影響了試樣的SCC敏感性，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與管材自身固有的SCC行為存在差異，其差異程度與管徑成反比。對(duì)于小口徑管道，差異較大，不

4、宜采用機(jī)械壓平制樣，應(yīng)采用C環(huán)等其他試樣為宜。 噴丸強(qiáng)化能有效改善管線鋼焊接接頭的抗SCC性能，若噴丸強(qiáng)化后再表面磨光，則可以進(jìn)一步改善噴丸強(qiáng)化提高SCC抗力的效果。但是采用慢應(yīng)變速率拉伸加載SCC試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)其SCC敏感行為是不適合的，因?yàn)檩d荷超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致噴丸強(qiáng)化層殘余壓應(yīng)力嚴(yán)重松弛。 在弱酸性NaCl溶液中，陰極保護(hù)能有效提高低強(qiáng)度級(jí)別鋼(16Mn)SCC的抗力，因?yàn)殛?yáng)極溶解在其SCC中占主導(dǎo)作用；但增大