含腐蚀缺陷的X80高钢级管道失效评估研究
X80管线钢的断裂失效分析与完整性评价(ANSYS)
硕士学位论文论文题目X80管线钢的断裂失效分析与完整性评价学科专业化工过程机械作者姓名肖筠指导教师张巨伟教授2010年4月学校代码:10148学号:01200703080619密级:√无□加密学院机械工程学院入学时间2007年9月论文起止时间2008.10~2010.4答辩时间2010.6研究成果声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得辽宁石油化工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
特此申明。
签名:日期:学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解辽宁石油化工大学有关保留、使用学位论文的规定,其中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后适用本授权书)。
签名:日期:导师签名:日期:X80管线钢的断裂失效分析与完整性评价摘要使用管道运输石油天然气是目前为止最经济、最安全的运输方式。
随着科学技术以及建设需求的不断发展,我国的管道运输领域得以迅速发展。
从2005年我国首条X80输气管线应用工程正式开工到X80管线钢在西气东输二线主干线中的使用,我国油气长输管道行业发展迅速。
因而,相关领域的技术需求也日益增加,特别是在管道缺陷方面。
对于某一管道缺陷是否需要处理、何时处理、怎样处理之类问题的研究日益突出,让X80管线钢管的断裂失效分析及完整性评价显得尤为重要。
本文对X80管线钢研究现状及发展趋势进行梳理和总结,对相关的资料进行系统整理并加以详细归纳和介绍。
以断裂力学为基础,利用Newman-Raju公式来计算含半椭圆型表面裂纹管道的应力强度因子。
X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究
X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究李云飞;韦利明;万强【摘要】为探究X80管线钢不同缺陷类型的力磁耦合特性,设计了平板试件与穿孔、边缘切槽3种不同试件,通过金属磁记忆检测方法对X80管线钢试件不同缺陷类型的磁记忆信号特征进行了试验研究.采用材料试验机对试件导入不同程度的塑性损伤与应力集中,通过光学应变测量系统获取试件表面的实时应变情况,同时采用磁记忆检测仪对试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量进行卸载离线检测.结果表明:随着塑性损伤程度的增加,无缺陷试件的磁记忆信号法向分量与切向分量从平缓趋向波动,但未出现明显的峰值;含穿孔与切槽试件磁记忆信号法向分量在缺陷处出现过零点与反对称双峰,切向分量出现单峰值,并且渐趋明显.初步探究了X80管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的关联性,为油气管道塑性损伤程度的无损定量评价奠定了基础.%In order to investigate magneto-mechanical coupled effects of different types of defects in X80 pipeline steel, characteristics of metal magnetic memory signals of three kinds of specimens under different loads (i.e., plate specimen, perforated specimen, and grooved specimen) were experimentally studied. Different levels of plastic strain were introduced to specimens through multiple loading times. Strain distribution of specimens was measured through opt ical measurement system, and the normal and tangential components of magnetic memory signal were off-line detected by magnetic memory detector after unloading. The experimental results indicate that the magnetic memory testing signal of the plate specimen tended to fluctuate with increasing plastic strain, but no peak occurred. While zero crossing point and anti-symmetric peaks appeared in the normal components of the signals of the perforated and grooved specimens, and the tangential component had a single peak at the position of defects. These features became more obvious with the increase of plastic strain. This research preliminarily investigated the correlation between plastic strain and magnetic memory signal, which lays a foundation for the nondestructive quantitative evaluation of plastic strain in X80 pipeline steel.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2019(027)001【总页数】6页(P53-58)【关键词】X80管线钢;磁记忆检测;缺陷;力磁耦合效应;塑性损伤【作者】李云飞;韦利明;万强【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳 621999;工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 四川绵阳 612999;中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳621999【正文语种】中文【中图分类】TG115.28X80管线钢是我国目前油气输运应用最广泛的管线钢材.油气管道长期高压运行,与土壤、水分接触或受地质运动的影响,运行一定年限后管道会趋于老化,因管体腐蚀、穿孔、裂纹等损伤导致的泄漏事故时有发生,因此对管道塑性变形与应力集中等早期隐性损伤进行有效无损检测对灾害事故的预防具有重要意义[1-2].目前,常规无损检测技术只适用于已成形的宏观缺陷[3-5],由俄罗斯Doubov[6]首次提出的金属磁记忆检测技术可对铁磁材料应力集中、早期损伤等进行有效诊断,因此受到诸多研究者的普遍关注.Jiles等[7-8]对用于机械损伤检测的剩磁测量方法,针对残余应力和损伤检测的磁弹声速方法等进行了综述;黄松岭等[9]对地磁作用下ASTM1020钢板磁信号变化进行了检测研究;方发胜等[10]和王威等[11]分别对机械机构、建筑钢结构中的Q235、Q345B钢试件在静拉应力下的磁场梯度信号进行了研究,并对材料的磁畴组织变化进行了分析;任吉林等[12]与王慧鹏等[13]分别开展了40Cr钢、45CrMoVA结构钢的不同周次的疲劳试验,研究了载荷、周次与位置等因素对漏磁信号的影响规律.但磁记忆检测对管线钢的应用研究相对较少,加之油气管道的材性、载荷方式及工作环境与上述构件存在显著差异,有必要对管线钢的力磁耦合效应特征以及载荷与磁信号的对应关系进行深入研究. 本文对X80管线钢光滑试件、含人工预制穿孔与切槽试件进行静载拉伸试验,检测试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量,研究了不同载荷状况下磁信号的变化规律,初步建立X80管线钢塑性损伤与磁信号之间的对应关系,为磁记忆检测技术在输运管道领域的定量无损评估奠定基础.1 试验1.1 试件X80管线钢具备高强度、高韧性和优异的焊接性能,主要化学成分见表1.表1 X80管线钢的化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical composition of X80 pipeline steel (wt.%) CSiMnCrNiNbVMo0.0630.281.830.030.030.0610.0590.22目前,我国油气管道主要用材为X80管线钢,并且需要进行定期的全面检测.因此,本文以X80管线钢为研究对象,根据管道常见缺陷类型和尺寸,设计了无缺陷平板试件以及中心贯穿圆孔、双侧边缘缺口2种反映应力集中的试件,以考察不同损伤分布状态下的磁信号变化规律.考虑拉伸试验机的载荷范围、材料强度和试件检测范围的要求,设计A、B、C 3种试件,试件尺寸设计如图1所示.1)无缺陷平板试件(A型试件):长500 mm,宽50 mm,厚5 mm.2)中心贯穿圆孔平板试件(B型试件):长500 mm,宽50 mm,厚5 mm,中心贯穿孔直径为10 mm.3)双边边缘切口平板试件(C型试件):长500 mm,宽50 mm,厚5 mm,切口宽度2 mm,单切口长度10 mm,切口尖端为半径1 mm的圆弧过渡.图1 不同类型平板拉伸试件(单位:mm)Fig.1 Different types of tensile specimens试验中拟试件加载前和各次卸载后在空旷位置沿南北向放置,由北(N)向南(S)测量试件表面磁记忆信号,提离高度2 mm.磁记忆检测参考线示意如图2所示,检测距离为150 mm,参考线间距为8 mm.A、B型试件提取测试参考线Line1的磁信号,C型试件提取Line4的磁信号.图2 磁记忆信号测量参考线示意图(单位:mm)Fig.2 Testing reference lines of magnetic memory signal1.2 试验设备与方法为分析X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆信号特征,研究管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的对应关系,本文自行搭建了一套力磁耦合试验系统,主要由损伤导入系统(拉伸试验机)、塑性应变光学测量系统和磁记忆信号检测系统3部分组成[14-15].通过拉伸试验机对管线钢平板试件一次或多次导入不同程度的塑性损伤,模拟管线钢在实际运行环境下因地质运动或工作压力下的疲劳或蠕变等引起的应力集中和塑性损伤.采用ARAMIS三维光学应变测量系统对加载过程中不同加载次数后试件表面的全场应变分布情况进行测量.考虑到试验中管线钢试件塑性损伤诱发磁场强度较小,要求磁场强度测量仪器具有较高的磁场分辨率,并且检测探头需具备较高的空间分辨率.本文选用TSC-3M-12型磁记忆检测仪如图3所示,用于试件准静态拉伸过程中应力集中部位卸载后试件表面磁记忆信号的检测.该仪器测量范围为±2 000 A/m,磁场分辨率为1 nT,空间分辨率1 mm,磁场强度相对误差为±5%.可扫描检测试件表面任意一点或沿某直线行进,同时记录磁场强度和受检对象位移坐标.图3 TSC-3M-12型磁记忆检测仪主机和传感器Fig.3 TSC-3M-12 magnetic memory detector and sensor1.3 试验方法与流程本文对单个试件进行重复多次加载导入塑性损伤,卸载后测量其累计塑性应变及磁记忆信号.具体试验流程为:1)试件拉伸前检测其初始磁场信号,明确拉伸前试件的自然磁化情况;2)使用消磁器消除试件在加工制造、运输和保存工程中的磁化履历,然后检测其消磁后的信号;3)拉伸试验机对试件导入不同程度的塑性损伤,采用光学应变测量系统实时检测试件表面的应变情况.卸载后离线检测该次的试件表面磁记忆信号,然后重复第3步骤.2 结果与讨论2.1 X80管线钢的拉伸性能本研究中各型试件的拉伸试验均采用位移控制加载,加载速率为5 mm/min.图4为X80管线钢A型试件的工程应力-应变曲线,无缺陷试件的拉伸变形可大体分为弹性变形阶段、屈服强化阶段和颈缩断裂阶段.X80管线钢标准拉伸试件断裂延伸率可达20%,其中屈服强化段超过10%,拉伸破坏呈典型的塑性断裂,表明X80管线钢韧性良好.图4 X80管线钢工程应力-应变曲线Fig.4 Engineering stress-strain curve of X80 pipeline steel根据各型试件准静态拉伸试验载荷-位移曲线,试件预设加载情况如表2所示.表2 各试件重复加载中当次加载的预设应变Table 2 Predefined strain in different loading times of different specimens %试件类型A型试件B型试件C型试件第1次加载1.01.001.0第2次加载1.51.501.5第3次加载2.01.751.5第4次加载2.51.901.5第5次加载—1.85—2.2 地磁场检测结果考虑到地磁场对试件磁记忆信号检测结果的影响,对试件所摆放位置的地磁场法向分量和切向分量进行检测.磁记忆信号如图5所示,可见试件测试位置地磁场大小几乎恒定,环境磁场单一,不会给检测结果带来明显检测误差.2.3 法向分量检测结果图6~8分别为A、B、C型试件加载前及多次重复加载后的磁记忆信号法向分量检测结果.图中黑色曲线为3种试件加载前经过消磁处理后的原始磁场法向分量检测信号,3种试件的磁记忆信号均随检测位移增大而近似线性减小,信号最大值与最小值的幅值约100 A/m,表明不同类型试件加载前的磁记忆信号分布基本相同. 由图6可知,随着加载次数的增加,A型试件磁信号法向分量(Hy)走向从平缓趋向波动,但未出现明显峰值,200 mm检测距离内磁信号变化规律类似.图5 测试位置由南向北地磁场法向分量(Hy)和切向分量(Hx)Fig.5 Normal component (Hy) and tangential component (Hx) of geomagnetic field in testing position from south to north图6 A试件法向分量结果Fig.6 Normal component of testing signal of specimen type A图7 B试件法向分量结果Fig.7 Normal component of testing signal of specimen type B图7、图8中随着加载次数的增加,B型试件与C型试件的磁信号法向分量(Hy)在位移坐标100 mm附近(即缺陷处)出现反对称双峰,随着加载次数反对称双峰渐趋明显,且磁信号在试件中心出现过零点现象.C型试件第4次加载后由于发生明显屈服,双峰值更大,过零点现象比B型试件更明显.图8 C试件法向分量结果Fig.8 Normal component of testing signal of specimen type C2.4 切向分量检测结果图9~11分别为A、B、C型试件加载前及多次重复加载后的磁记忆信号切向分量检测结果.由图9~11可见,不同类型试件加载前通过消除试件磁化履历后,原始磁场切向分量基本接近于零位,信号幅值变化在20 A/m内,波动幅度小于法向分量.图9中,随着加载次数的增加,A型试件磁场切向分量(Hx)走向从平缓趋向波动,但未出现明显的峰值,200 mm检测距离内磁信号变化规律类似.图9 A试件切向分量结果Fig.9 Tangential component of testing signal of specimen type A图10、图11 中,随着加载次数的增加,B型试件与C型试件磁信号切向分量(Hx)在位移坐标100 mm附近(即缺陷处)出现明显单峰,随着加载次数增加峰值逐渐增大.C型试件第4次加载后发生明显塑性屈服,单峰现象最为明显.图10 B试件切向分量结果Fig.10 Tangential component of testing signal of specimen type B图11 C试件切向分量结果Fig.11 Tangential component of testing signal of specimen type C3 结论本文针对X80管线钢设计了3种含不同缺陷类型的平板试件,采用自行搭建的检测试验系统,初步获取了管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的对应关系,得到以下结论:1)无缺陷试件随着塑性变形程度的增大,磁信号由线性规律分布趋于波动变化,但未出现明显波峰波谷.2)含穿孔或切槽缺陷试件随着加载后塑性变形的增大,磁信号法向分量在缺陷附近出现反对称双峰与过零点现象,并且该现象渐趋明显.磁信号切向分量在缺陷附近出现单峰,峰值随加载次数逐渐增大.相关力磁效应特征与缺陷类型无关.3)通过磁信号法向分量Hy和切向分量Hx是否出现波峰和波谷可用于判断集中缺陷的存在,Hy和Hx信号波峰与波谷的对称性可以被用于判断集中损伤的位置.磁信号分量的峰谷值与试件的塑性变形程度存在一定非线性关系,为油气管道X80管线钢塑性损伤程度定量评估提供参考依据.参考文献:【相关文献】[1] 李云飞,韦利明,万强,等. 管线钢半穿孔损伤的金属磁记忆检测研究[J]. 中国测试, 2015,41(6): 26-29.LI Yunfei, WEI Liming, WAN Qiang, et al. Metal magnetic memory experimental research on semi-perforated damage of pipeline steel[J]. China Measurement & Test, 2015, 41(6): 26-29.DOI:10.11857/j.issn.1674-5124.2015.06.006[2] WAN Q, WEI L, SUN L, et al. Characterization of the damage-induced magnetization for X80 steel under large deformation [J]. Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVIII), 2015,40: 59-66.[3] YANG L J, LIU B, CHEN L J, et al. The quantitative interpretation by measurement usingthe magnetic memory method (MMM)-based on density functional theory [J]. NDT & E International, 2013, 55:15-20.[4] 王威, 樊浩, 杨为胜, 等. 钢结构隐性损伤的磁记忆识别机理及试验研究[J]. 结构工程师, 2014,30(5): 139-145.WANG Wei, FAN Hao, YANG Weisheng, et al.Identification mechanism and experiment of metal magnetic memory in steel structure implicit damage testing[J]. Structural Engineers, 2014, 30(5): 139-145.DOI:10.15935/ki.jggcs.2014.05.021[5] 陈海龙, 王长龙, 朱红运. 基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法 [J]. 仪器仪表学报, 2016, 37(3): 602-609.CHEN Hailong, WANG Changlong, ZHU Hongyun. Metal magnetic memory test method based on magneticgradient tensor [J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2016, 37(3): 602-609.[6] DOUBOV A A. Diagnostics of equipment and constructions strength with usage of magnetic memory [J]. Inspection Diagnostics, 2001, 35(6): 19-29.[7] JILES D C. Theory of magneto mechanical effect [J]. J Appl Phys, 1995, 28(8): 1537-1546.[8] JILES D C, LI L. A new approach to modeling the magneto mechanical effect[J]. Journal of Applied Physics, 2004, 95(11): 7058-7060.[9] 黄松岭,李路明,施克仁,等. 地磁场激励下残余应力分布的磁检测方法 [J]. 清华大学学报(自然科学版), 2002, 42(11): 1426-1428.HUANG Songling, LI Luming,SHI Keren, et al. Magnetic testing method of residual stress distribution by geomagnetic excitation [J]. 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Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica, 2012, 33(6):1147-1155.[13] 王慧鹏,董世运,董丽虹,等.不同应力集中系数下磁记忆信号的影响因素研究[J].材料工程, 2010, 38(12):35-38.WANG Huipeng, DONG Shiyun, DONG Lihong, et al.Study on influence factors of magnetic memory signals under different stress concentration factors [J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 38(12):35-38.[14] WAN Q, WEI L M, LI Y F. Dependence of damage-induced magnetization on the plastic deformation for X80 steel [J]. Applied Mechanics and Materials, 2013, 330: 106-111.[15] LI Yunfei, ZENG Xiangguo, WEI Liming, et al. Characterizations of damage-induced magnetization for X80 pipeline steel by metal magnetic memory testing [J]. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2017, 54(1): 23-35.。
X80管线钢的研究现状
X80管线钢的研究现状摘要:采用高强度管线钢,长距离高压大输量输送富气,可以节约钢材,大幅度减少管线工程的投入,增加管线的运行效益,提前回收投资。
为了确保输送管线建设的经济性、运行的安全性和可靠性,X8高性能管线钢在管线建设上的应用将越来越普遍。
本文介绍近年来出现的X80管线钢的研究与应用,包括该钢种的化学成分、组织特点、生产工艺、焊接中出现的问题等内容。
关键字:X80管线钢控轧控冷工艺焊接应用目前我国经济发展迅速,对石油天然气的需求日益旺盛。
大直径管道作为石油天然气安全经济有效的输送途径之一,随着西气东送等大建设项目相继投入,国家已将其放在了优先发展的位置。
为了降低管线建设和运营成本,提高管线安全性和可靠性,高压大口径管线用钢不仅要具有更高强度还要具有更高韧性[1,2],所以建设高压长距离输送管线是解决长时期、大规模运输天然气的主要措施,并且我国今后将在国外寻找油资源通过海运或管道输送至国内。
目前我国石油天然气管道中应用最广的是X65和X7O针状铁素体管线钢[l,3],因此,国内钢铁企业为了占据市场有利位置,纷纷投入巨资进行高等级管线钢的开发与生产。
1、X80管线钢的化学成分特点X80管线钢典型的碳含量为0.04%~0.08%,有些含碳量达到 0.02%的超低碳水平。
由于近海和极地管线开发的需求,管线钢具有低的碳当量以便在恶劣的环境下无预热焊接,不进行焊后热处理和保证接头的低硬度、避免硫化物应力腐蚀开裂。
C的减少使屈服强度下降,通过其它强化机制的应用予以补偿。
最常用的是以Mn代C。
Mn的加入引起固溶强化,Mn提高强度的同时还提高钢的韧性,降低钢的韧脆转变温度。
由于Mn含量的增加会加速控轧钢板的中心偏析,因此根据板厚和强度的不同要求,钢中Mn的添加范围一般为1.1~2.0%[4]。
管线钢中的微合金元素主要指Nb、V、T i 等强氮化物形成元素。
其作用之一是在控轧过程中阻止奥氏体晶粒长大。
另一作用是在轧制钢板时延迟γ的再结晶。
X80管线钢问题分析及应用
中图分类号 : T G 3 3 5 . 1 1
文献标识 码 : A
文章编号 : 1 0 0 6 — 8 9 3 7 Q 0 1 4 ) 3 6 — 0 0 5 0 — 0 1
1 批量 投产 X 8 0 钢 板 问题解 析
1 . 1 在 热 连 轧机 组 的 生产 工 艺 窗 口窄 , 对 工 艺 参 数 变 化 敏 感
( 中冶东方工程技术有 限公司 秦皇岛研究设计院 , 河北 秦皇 岛 0 6 6 0 0 4 )
摘 要: 在 长距 离输 气过程 中, 采用 高压和大流量是提 高经济性的重要 手段 , 为此对 于输送 管线必须提 高强度 以保 证安全性。 在
我国二次西气东输 中, 普遍采用X 8 0 管线钢 以替代X 7 0 等钢种 , 大幅度降低 了成本 , 提 高了经济效益 。 文章 对X 8 0 管线钢 在生产过 程中 发 生的问题进行解析 , 并提 出在应用过程 中的观 点。
经J C O 法 或螺旋焊管制成钢管后 , 在管体 上取样做拉伸试验 的 屈服强度 大幅度上升 , 原来屈强 比为0 . 7 5 - 0 . 9 0 的管线 钢板在成 管后屈强 比上升为0 . 8 5 — 1 . 0 , 其 中有相 当一部 分 因超过0 . 9 3 而 变成不合格 品。
断 裂 强 度 的 特点 。
1 . 3 国产 X 8 0 管 线钢 由于 制 管成 型 被 加 工 硬 化 而
考 虑到材料强度 , 并保证管线 的安全性 , 最 大 屈 强 比一 般 应 小于0 . 9 3 。 自X 8 0 管线钢大规摸投 产以来所生产 的管线钢板
中的体 积分量。 而X 7 0 级管线钢板在成型过程 中屈服 强度会略
管道内腐蚀极限荷载的非线性研究
由于钢 制管 道置身于 大气、土壤、水 但 应 力 应 变 关 系 不是 线 性 ,而 目应 变超 过 模型 考虑 了正应 力一 应 变 曲线 中的加工 强 ( 包括海水和淡水等) 以及工业介质中,其内 l %,这时小应变假设不在适用。在弹塑性 化部 分及应 力 历史和他 的极限 值 。这种理 想 0
1. 6 891
315 6 .7 3 ,4 05 3 2 .9 97 0 3. 6 305 3 .5 08 4 2 .4 80 0 2 9 57 4
3 .0 30 7
图 1 线弹性疆线 性强化模 型
m 、
7 8 9 1 0
.
.
l l
析 时考虑 非线性 的影响 会 得到 更符 合实际 的 力集中区或在高温变载环境下工作的结构 , 的 问 题 , 见 图 1。
结 果
材料不再呈线性,应力和应变的关系为非线 12 失效准 则 .
1 1 1 何非 线性 .. 几
性。在结构 中,. 这些材料呈非线性的区域 ,
Bn F 在 19 年提 出了一种基于塑性 失 i u 95
含有轴向内腐蚀缺陷的管道进行了极限荷载 大 。这时位移和应变不再成线性,只有考虑 时 ,实 际的应 力一应 变 曲线明显 弯曲 ,以致
的非 线 性 研 究 。
大变形 时才 能得到 ห้องสมุดไป่ตู้符 合实 际的结果 ,所以 在 这个阶 段的 切线模 量只是 最初弹性 模量 的 在 非线 性分 析 中考 虑 了几何 非线 性 。
外壁不可 避免 地要发生 腐蚀 过程 。 国内外 大 力学 中 ,这 种 位移和 应变 的非 线性关 系或大 模型可以反映 出下述金属的三个重要的特 量 统计 资料显示 ,腐 蚀是管 道破 坏的 主要原 应 变问题都 称 为几 何非线 问题 。在 管道的 实 性 :第 一 ,在较 低 的 应 力水 平 下 ,弹 性 响 因。本 文用计算机 辅助软件 An y 系统 ,对 际 破坏过 程 中 ,管 道腐 蚀区 的位移和 应变 很 应明显,第二,当应力增加到接近极限状态 ss
X80焊管H_2S环境应力腐蚀开裂行为研究
!试验研究#X80焊管H2S环境应力腐蚀开裂行为研究3奚运涛 刘道新 张晓化(西北工业大学腐蚀与防护研究室) 摘要 采用三点弯曲加载法和微电极扫描测试技术,研究了X80高强度级管线钢及其焊缝区的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为。
测定了焊接接头的显微硬度分布,分析了显微组织结构、力学性能及抗腐蚀性能之间的相关性。
研究表明,热影响区(HAZ)对应力腐蚀开裂最为敏感,母材的纵向和横向取样对应力腐蚀敏感性影响不显著,薄壁管材比厚壁管材有较好的抗H2S 环境应力腐蚀性能。
HAZ晶粒粗大、硬度高,局部腐蚀倾向大,由此导致该区SSCC敏感性高。
关键词 X80管线钢 焊缝 H2S环境 应力腐蚀开裂引 言随着油气工业的发展,油气输送不断向远距离、大口径方向发展,由此要求管材应有足够高的强度。
目前我国技术比较成熟的、较为常用的管线钢为X65和X70等中低强度钢。
虽然X80钢在1985年就已经正式列入美国石油学会AP I5L标准中,但由于某些原因,目前该钢种在国际上仍处于研究和试用阶段。
在X80以上钢级生产方面,我国还是空白,特别是在高韧性、高耐H2S环境腐蚀钢种研发方面与国外先进水平的差距仍然较大,因此,X80管线钢的研究和开发近年来备受国内石油天然气领域的关注[1,2]。
石油和天然气中往往含有不同量的H2S介质,而高强度钢在湿的H2S环境中很容易发生应力腐蚀开裂,并且腐蚀开裂往往发生在焊缝、热影响区及一些微观缺陷处。
H2S环境应力腐蚀开裂(Sul2 fide Stress Corr osi on Cracking,缩写为SSCC),是管线钢各种腐蚀破坏中危险性最高的一种,并且随着管线钢强度级别的提高,SSCC敏感性明显增强[3~5]。
因此,为确保油气输送的安全性和长寿命,研究X80高强度管线钢的SSCC行为及其控制因素十分重要。
然而,目前该方面的研究工作国内外开展得都较少。
为此,笔者采用三点弯曲加载法和微区电位分布电极扫描测试技术对X80管线钢焊缝及母材的抗SSCC行为和机制进行了较全面的研究,为开发高强度级抗SSCC钢提供依据。
X80管线钢的失效分析
目录1.引言 (1)1.1 X80管线钢发展背景 (1)1.2 X80管线钢的研究现状 (2)1.2.1 X80管线钢的发展历史 (2)1.2.2 X80管线钢的成分、组织性能 (4)1.2.3 X80管线钢的焊接技术 (5)1.2.4 X80管线钢焊接热影响区组织 (6)2. X80管线钢的应力腐蚀断裂 (7)2.1 管线钢应力腐蚀破裂的特点 (7)2.2 管线钢应力腐蚀破裂的机理 (9)2.2.1 硫化氢应力腐蚀开裂机理 (9)2.2.2 IGSCC 破裂机理 (12)2.2.3 TGSCC 破裂机理 (13)3. X80 管线钢焊接接头的低温断裂 (14)3.1 管线钢的低温脆断韧性 (14)3.2 低温脆断韧性研究 (14)4.西气东输二线X80管线钢焊接失效性分析 (15)4.1 X80管线钢在西气东输二线中的应用 (15)4.2 X80管线钢焊接失效的原因分析 (15)4.2.1 宏观观察 (15)4.2.2 微观组织观察 (16)4.2.3 能谱分析 (16)4.2.4 扫描电镜分析 (17)4.2.5 金相显微组织观察 (18)4.2.6 综合分析 (19)5.总结 (19)1.引言1.1 X80管线钢发展背景随着全球能源结构的优化调整,石油天然气的需求增加,极大地促进了管线工程的发展,同时也推动了X80 管线钢的开发步伐,2002 年8 月,国家经贸委、中国石油天然气集团公司、中国钢铁协会等单位组织召开了“十五”国家重大技术装备研制和国产化会议,与会专家一致通过“大口径输气管线用X80 板材国产化及评价”课题的可行性论证,并报国家经贸委批准,正式列入“十五”国家重大技术装备研制和国产化项目。
2005 年 3 月26 日,宝钢应用高强度高韧性X80管线钢制成的管径为1016mm,壁厚为15.3mm 的螺旋缝埋弧焊钢管,在河北景县成功对接,首条X80 输气管线应用工程正式开工建设,标志着我国长输管线向高强度、高压力、大口径方向发展。
X80钢管腐蚀失效模型研究
12 87
11 35
Steel Construction 2016 (8) , Vol 31, No 212
[ S] .
Corroded Pipelines
[3] BS 7910—2005 Guide to Methods for Assessing the Acceptabili⁃
含腐蚀缺陷的输气管道结果比较保守。 运用 ANSYS 软件,对不同腐蚀长度和不同腐蚀深度的 X80 管道进行一系
列的非线性有限元分析,得到不同条件下的管道失效压力,最后将失效压力进行曲线拟合得到适用于西气东输管
道的失效模型,与现有的规范做对比表明:拟合算式适用于西气东输所使用的 X80 钢管,该研究为管道的后期维护
results showed that the fitting formula was more suitable for X80 steel pipe, and the studies could provide a basis for the
later maintenance of the pipeline.
不计,仅对内壁施加压力荷载。 由于为天然气输送
管道,不考虑热应力问题。
每个缺陷模型采用步进的方法施加管道内壁压
力,直到管道所受 von Mises 最大应力达到管道的屈
服极限。 15 组失效压力的结果如图 3 所示。
1 3 管材模型
采用 Ramberg⁃Osgood 模型来描述 管 材 的 弹 塑
1 1 有限元模型建立
三期,在工程中大量采用了大口径高钢级的钢管,如
对缺陷管道的分析一般有两种方法:一种是试
采用 X70、X80 管道来输送天然气。 在西气东输工
X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究
真正的值偏高 。试验初定 KI = 50 MPa m试样尺寸 如图 1 所示 。
图 1 X80 钢焊接接头 WOL 试样示意
213 试验过程 取母材 、焊缝 、热影响区分别加工成 5 个平行
WOL 试样 ,母材取自垂直轧制方向 , 试样尺寸见图 1 。分别测量加工好的试样的每个参数尺寸以及疲 劳裂纹长度 ,精确到 0101 mm。
项目 X80 管线钢
表 2 X80 母材的力学性能
σ015
σb
δ
(MPa)
(MPa)
( %)
596
729
38
σ015/ σb 0187
范 ,试验溶液采用国际标准 NACE TM - 01 - 77 试验 溶液 ,它由 015 %醋酸及 5 %氯化钠的饱和硫化氢水 溶液组成 ,试验在常温常压下进行 。
试 验 研 究
X80 管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究
王炳英 ,霍立兴 ,张玉凤 ,王东坡 (天津大学 材料学院 ,天津 300072)
摘 要 :采用 X80 管线钢焊接接头制作楔形张开加载 (WOL) 试样 ,在硫化氢介质中进行恒位移应力 腐蚀试验 ,分别测得母材 、焊缝和热影响区的临界应力强度因子 KISCC和裂纹扩展速率 d a/ d t 。试 验结果表明 ,热影响区的 KISCC最小 ,裂纹扩展速率最大 ,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力 ,是应 力腐蚀开裂的薄弱环节 。且通过对 X80 管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究 ,对 影响 X80 钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据 ,并对试验结果予以验证 。 关键词 :X80 管线钢 ;焊接接头 ;SSCC
第 23 卷第 7 期 压 力 容 器 总第 164 期
然后将测得的相应裂纹长度 a 带入式 (1) 求出 KI , 便可得到一条 d a/ d t —KI 曲线 。三个区域的裂纹 扩展速率 d a/ d t 与应力强度因子 KI 的关系曲线如 图 2 所示 。
X80管线钢管的屈强比对其失效评估曲线的影响
X80管线钢管的屈强比对其失效评估曲线的影响王海涛;李鹤;李洋;吉玲康;黄呈帅;熊庆人;张伟卫【摘要】X80及以上级别管线钢管的高屈强比是工程应用中的一个突出问题,失效评估曲线是其安全评定的重要依据.文中通过单轴拉伸和断裂韧性试验建立了高屈强比X80管线钢管的特征失效评估图及拟合方程.结果表明:随着钢管屈强比升高,失效评估曲线的截至线(最大载荷比)降低;高、低屈强比钢管的评估曲线在载荷比大于某一临界值时发生分离,且高屈强比钢管的评估曲线处于低屈强比钢管的评估曲线之下;高屈强比钢管的选择3评估曲线比选择1和选择2曲线更偏于安全.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】4页(P6-9)【关键词】X80管线钢;屈强比;失效评估;断裂韧性【作者】王海涛;李鹤;李洋;吉玲康;黄呈帅;熊庆人;张伟卫【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE8高强度管线钢管是油气输送管线技术发展的重要方向。
X80是目前世界上大规模应用的最高级别管线钢管,其相关问题的研究涉及当前管线的安全运行,同时对更高级别管线钢管X90/X100的研究和应用具有重要意义[1]。
屈强比是管线钢管的重要材料技术指标。
屈强比是屈服强度和抗拉强度的比值,表征材料从屈服到断裂这一过程中所能承受过载的裕度,是为了方便工程应用对材料塑性变形能力和形变硬化能力所做的简化指标[2]。
API SPEC 5L《管线钢管规范》中将X80及以下级别钢管的屈强比都限定在0.93以内[3],但X80钢管实际屈强比要明显高于X70及以下级别钢管,并且高屈强比的问题在X80以上级别管线钢管的应用中会更加突出[4]。
X80高Nb管线钢组织与性能分析
A bs t r ac t :Res e a r c h a nd d e ve l o p me n t s t a t u s o f hi g h — ni o bi um mi c r o a l l o ye d X8 0 p i pe l i n e s t e e l we r e s u m ma r i z e d a nd r e v i e we d .
ma t e r i a l pe fo r r ma n c e c h a r a c t er i s t i c s s a t i s f yi n g r e l a t i v e s pe c i ic f a t i o n s f o r X8 0 pi pe l i n e s t e e 1 .M o r eo v e r ,t h e HTP d e s i g n a l l o ws
严 春妍 等 :X 8 0高 N b管 线 钢 组 织 与 性 能分 析
X 8 0高 Nb管线钢组织 与性 能分析
严 春 妍 ,黄健 成 , 田松 亚 , 白世 武
( 1 . 河海 大学 机 电工 程学 院 , 江苏 常州 2 1 3 0 2 2 ;
2 . 中 国石油 天然 气管 道科 学研 究 院 , 河北 廊 坊 0 6 5 0 0 0 ) 摘 要 : 总 结 回顾 了 X8 0高 N b管线 钢 的研 究 和发 展 .对 其 冶金 设 计 、化 学成 分 、显微 组 织 结 构 、各 项 力 学性 能 以及应 力腐蚀行 为、焊接性 等进行 了分析 ,并讨论 了 X 8 0高 N b管线钢在应 用 中 需要 进 一步研 究的几 个技 术 问题 。通过 低 C高 N b合金化设 计 ,可获得 细小的针状铁 素体 组 织 ,保 证材 料成分 的 同时具有很 高的 强度 和 良好 的韧性 。高温轧制技 术 ( h i g h t e m p e r a t u r e p r o c e s s i n g ,H T P ) 的采 用 ,不仅 满足 X 8 0管 线钢 的技 术条 件 要 求 ,而且 可 以显著 降 低 生产 成 本 ,有 利 于 实现 石 油
大变形X80管线钢的应变时效
大变形X80管线钢的应变时效
(壹佰钢铁网推荐)应变时效是材料经受一定塑性变形后随温度和时间作用而引起强度和硬度升高,塑性和韧性下降的一种现象。
应变时效是油、气输送钢管在制造、施工和服役过程中普遍存在的一个特殊问题,近年来,在管道材料和管道工程领域倍受关注。
钢管应变时效形成的途径主要有两种:1)钢管成型应变后在室温停留,形成自然应变时效;2)钢管腐蚀涂层等的带温作业,加速了应变时效过程,形成人工应变时效。
大变形管线钢是一种管道在通过地质复杂地区(滑坡、地震、冻土等)时,为了降低地层移动对管道可能造成的变形损伤而开发出来的新型管道结构用材料。
西安石油大学的学者采用材料显微分析方法和力学性能测试等手段,对一种大变形X80管线钢在应变时效中的脆化规律进行了研究。
结果表明,应变时效使试验钢产生脆化。
随着应变时效温度的升高,强度和硬度增加,塑性和韧性下降。
应变时效脆化形成的机制是管线钢间隙原子与位错的交互作用。
与普通X80钢相比,大变形X80钢的应变时效倾向较小,这是因为双相组织中铁素体固溶的碳、氮原子少,位错密度低。
(壹佰钢铁网推荐)。
高落差埋地X80_含腐蚀缺陷管道地震响应研究
了地震作用下架空管道与内部流体的液固耦合模
0 引 言
型ꎬ 指出无论是内腐蚀还是外腐蚀ꎬ 当管道腐蚀深
我国地势复杂ꎬ 西高东低ꎬ 山地面积占全国国
土面积的 70%ꎮ 在天然气管道规划、 设计及施工
建设过程中ꎬ 大部分长输天然气管道都不可避免地
要穿越地面障碍物ꎬ 但因隧道穿越施工难度大、 成
度超过管壁厚度的 70% 时ꎬ 在地震作用下管道都
元软件研究了地震作用下不同温度梯度对管道腐蚀
效行为和失效评估进行了研究ꎬ 形成了多个评价腐
等 [14] 研究了管道地震作用下局部腐蚀对管道安全
自 20 世纪 60 年代ꎬ 大量学者就缺陷管道的失
蚀缺陷管道 性 能 的 标 准 和 规 范ꎬ 如 美 国 的 ASME
B31G [2] 和 API 579 [3] 、 挪 威 船 级 社 的 DNV RP -
Petroleum Machineryꎬ 2023ꎬ 51 (4) : 144-154.
摘要: 由于我国西南地区山脉连绵ꎬ 存在大量高落差埋地输气管道ꎬ 并且随着服役年限延长
也会出现不同程度的腐蚀ꎮ 同时山区高落差埋地含腐蚀管道在地震作用下受力复杂ꎬ 而目前难以
通过实地监测或者在试验中完成其地震响应研究ꎮ 为此ꎬ 基于西南地区某一典型高落差埋地 X80
腐蚀宽度影响最小 ( 占比为 0 02) ꎮ 在天然气管道设计和施工阶段ꎬ 应避免敷设角度大于 45°ꎬ 对
于在役管段出现腐蚀处应重点监测其腐蚀深度ꎮ 所得结论可为山区长输管道的设计、 运营安全和
工程管理提供参考ꎮ
关键词: 埋地输气管道ꎻ 高落差ꎻ 腐蚀缺陷ꎻ 地震响应ꎻ 有限元
中图分类号: TE988 文献标识码: A DOI: 10 16082 / j cnki issn 1001 - 4578 2023 04 020
X80高钢级管线完整性评价方法研究的开题报告
X80高钢级管线完整性评价方法研究的开题报告题目:X80高钢级管线完整性评价方法研究一、选题背景随着我国工业化进程不断加快,输油、输气管线在国家能源安全中的重要性越来越凸显。
而高强度钢级管线,如X80管线由于其优异的抗压性能和耐腐蚀性能被广泛应用于输油、输气领域。
然而,管道的损坏和泄漏事件仍然时有发生,给环境和人民的生命财产带来了极大的危害。
因此,完整性评价和管理一直被认为是高强度管线安全运行的重要环节。
二、研究意义本课题旨在研究X80高强度管线的完整性评价方法,为其安全运行提供科学的依据。
具体研究意义如下:1. 为提高管线的安全性提供技术支撑。
对管线进行完整性评价,能及时发现管道的损伤,避免管道事故的发生,减少潜在的安全隐患。
2. 为管线运营和维护提供指导。
在管线完整性评价中,除了发现管道损伤,还可以分析其破坏机理和机制,探讨管道的运行寿命,为管线的维护和更新提供依据。
3. 为相关政策法规的制定提供依据。
管道的安全运行是国家能源安全的关键环节。
本课题研究可为相关政策和标准的制定提供依据。
三、研究内容和方法本课题的研究内容主要包括管线完整性评价方法的研究和应用。
其中,管线完整性评价方法的研究包括管道材料分析、管道质量检测、非破坏性检测、新技术应用等方面。
应用包括对X80高强度管线的完整性评价,并对评价结果做出分析。
具体研究方法如下:1. 文献综述。
通过查阅相关文献,了解X80高强度管线的结构、性能、运行状态等基本情况和现状,以及现有的完整性评价方法。
2. 实证研究。
采用非破坏性检测、管道质量检测等方法对管道进行评价,并将评价结果进行分析和比较。
3. 数据分析和模型建立。
对评价数据进行分析,建立管道完整性评价的数学模型,寻求评价指标和评价方法的最优组合,优化评价方案。
四、论文结构本文共包括六个部分:绪论、相关理论介绍、管线完整性评价方法、实证研究、数据分析和模型建立以及总结和展望。
绪论主要介绍选题背景、研究意义和研究内容;相关理论介绍将从X80高强度管线的结构和基本性能、管线完整性评价的基本方法、完整性评价指标的选择等方面进行讨论;管线完整性评价方法部分将从管道材料分析、管道质量检测、非破坏性检测、新技术应用等方面对管道的完整性评价方法进行系统的梳理和介绍;实证研究将对X80高强度管线进行实证评价,将评价方法应用到实际工程中;数据分析和模型建立部分将从管线完整性评价的指标、方法等方面进行数据分析,并建立管线完整性评价的数学模型;总结和展望部分对本次研究进行回顾,并对未来的研究方向和重点进行初步探讨。
X80管线钢管环焊缝二级安全评定研究
X80管线钢管环焊缝二级安全评定研究
张世涛
【期刊名称】《焊管》
【年(卷),期】2011(034)003
【摘要】根据英国结构完整性评定方法BS 7910:2005标准,在给定裂纹尺寸、载荷条件下,针对国产高铌X80管线钢焊接接头焊趾处的表面裂纹、埋藏裂纹进行二级安全评定.根据母材、全焊缝拉伸试验和CTOD(裂纹尖端张开位移)试验结果,建立了高铌X80管线钢管环焊缝接头的二级评定曲线.结果显示,评定点均在评定曲线范围内,说明该结构是安全的.研究结果为国产高铌X80钢管的工程应用提供了依据.【总页数】5页(P24-28)
【作者】张世涛
【作者单位】中油宝世顺(秦皇岛)钢管有限公司,河北秦皇岛,066206
【正文语种】中文
【中图分类】TG406
【相关文献】
1.基于BS 7910标准含埋藏裂纹缺陷X80长输管线的二级安全评定 [J], 王泽恒;马国光;王艳华;赵伟;李晓瑜
2.X80管道环焊缝缺陷安全评定方法对比研究 [J], 武明明;姚安林;蒋宏业;付冉;陈玉超
3.自保护药芯焊丝焊接X80管线钢管环焊缝接头的显微组织与力学性能 [J], 张占伟;王浩;肖存勇;梁侃;国旭明
4.几种典型X80管线钢管及其环焊缝性能研究 [J], David Han;齐丽华;霍春勇;JoséBBacalhau;Marcos AStuart Nogueira;Frank JBarbaro;张永青
5.几种典型X80管线钢管及其环焊缝性能研究 [J], David Han;齐丽华;霍春勇;JoséB.Bacalhau;Marcos A.Stuart Nogueira;Frank J.Barbaro;张永青
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X80高钢级管线钢组织与力学性能
X80高钢级管线钢组织与力学性能
张小立
【期刊名称】《中原工学院学报》
【年(卷),期】2010(021)005
【摘要】在所选用的4种X80高钢级管线钢中,经过夏比冲击试验、拉伸试验和屈强比计算,发现其力学性能与其组织有很好的对应性. 研究结果表明,针状铁素体和细小弥散的贝氏体相结合的组织是X80钢的理想组织形貌,该组织可以使得材料的强度达到最高,而屈强比接近于0.85,从而达到强韧性的很好匹配. 该组织的强韧性原理类似于短纤维和颗粒增强复合材料.
【总页数】5页(P9-13)
【作者】张小立
【作者单位】中原工学院,郑州,450007
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.1
【相关文献】
1.X80高钢级管线钢组织图谱 [J], 张小立
2.高钢级管线钢的组织和力学性能 [J], 陶鹏;张弛;杨志刚;Yoshio Terada;Naoki Doi;Masahiko Murata
3.MA对高钢级厚壁X80管线钢性能影响的研究 [J], 徐锋;孔君华;徐进桥;崔雷;李利巍;邹航
4.X80级管线钢的组织和力学性能 [J], 张小立;冯耀荣;赵文轸;霍春勇;庄传晶;吉玲
康;孟强
5.预应变对X80高钢级管线钢力学性能的影响 [J], 马晶;田晨超;马安博
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0.8设计系数用X80管线钢失效评估曲线研究
0.8设计系数用X80管线钢失效评估曲线研究王珂;罗金恒;杨锋平【摘要】为了研究西气东输三线用0.8设计系数X80管线钢断裂性能,通过单轴拉伸和断裂韧性试验建立失效评估曲线和拟合方程,对3种不同屈强比的0.8设计系数X80管线钢管进行了失效评估。
结果表明:与常用X80管材的失效评估曲线不同,选择3曲线并不是最保守曲线;高、低屈强比钢管的评估曲线在载荷比大于某一临界值时发生分离,高屈强比钢管的评估曲线在低屈强比钢管的评估曲线之下;屈强比大于0.9时,安全应用范围迅速减小。
%In order to study the fracture performance of X80 pipeline steel used for the Third West-to-East Gas Pipeline Project with 0.8 design coefficient, it set FAC and fitted equations through uniaxial elongation and fracture toughness test, and conducted FAC for 3 different yield ratio X80 pipeline steel with 0.8 design coefficient. The results indicated that the third curve is different from FAC commonly used for X80 pipeline steel, it is not the most conservative curve. The FAC of high and low yield ratio separate when the load ratio is higher than a critical value, the FAC of high yield ratio steel pipe is below that of low yield ratio steel pipe;when the yield ratio is higher than 0.9, the security application range shorten rapidly.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P20-23,28)【关键词】钢管;X80管线钢;0.8设计系数;失效评估曲线;屈强比【作者】王珂;罗金恒;杨锋平【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院石油管力学和环境行为重点实验室,西安 710077;中国石油集团石油管工程技术研究院石油管力学和环境行为重点实验室,西安 710077;中国石油集团石油管工程技术研究院石油管力学和环境行为重点实验室,西安 710077【正文语种】中文【中图分类】TE973.1加快天然气产业发展是我国当前能源结构优化调整和加强节能减排的重要举措[1]。
X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究
X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究张萌;张骁勇;王吉喆【摘要】为了研究X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为,利用高温高压釜动态模拟试验研究了在60℃、CO2分压1.5 MPa、流速1.5 m/s、含水率40%条件下不同矿化度对X80管线钢在模拟油田采出液中的腐蚀情况,并利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对试样表面腐蚀产物形貌和成分进行了分析.结果表明,随矿化度增加,X80钢平均腐蚀速率降低,腐蚀形态呈现严重局部点蚀、轻微点蚀和均匀腐蚀的变化规律;腐蚀产物膜厚度随矿化度降低而减小,在矿化度为20 g/L时,试验钢的腐蚀最为严重,产物膜最厚,腐蚀产物主要为FeCO3及少量Fe和CaCO3.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】5页(P7-10,18)【关键词】X80管线钢;矿化度;腐蚀速率;腐蚀产物【作者】张萌;张骁勇;王吉喆【作者单位】西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065;西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065;西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TG172.8近几年来,油田管道泄漏事件时有发生,主要是因为油田开发后期,采出液含水率逐年上升,成分日趋复杂,矿化度也普遍偏高,采出水的离子浓度和CO2 含量增加,介质腐蚀性增强,这些因素的存在对管线钢产生了严重腐蚀,并造成了严重的经济损失[1-3]。
集输管道常用的材料为20 钢,但许多研究表明20 钢抗腐蚀性能差,点蚀现象严重,腐蚀失效事件时有发生[4-5],而X80 钢由于合金元素Mo、 Ni 及Cr 的添加使其具有良好的强度和韧性,耐蚀性能也高于20 钢,是目前国内使用的最高级别的管线钢,已广泛应用于西气东输二线工程,但对其是否能应用于原油集输管道方面的研究较少。
因此,本研究以X80 管线钢为对象,对X80 钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为进行研究,掌握其腐蚀规律和腐蚀机理,以期为原油集输管道的选材及后续的研究提供帮助。
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文 章 编 号 :1 6 7 3—1 9 3 X( 2 0 1 5 )一 0 6— 0 1 2 6— 0 6
含腐 蚀 缺 陷的 X 8 0高钢 级 管 道 失效 评估 研 究
肖国清 , 冯 明洋 , 张华兵 , 陈 健 , 王 富祥 , 于红红
( 1 .西南石油大学 , 四川 成都 6 1 0 5 0 0 ; 2 .中石油管道科技研究中心 , 河北 廊坊 0 6 5 0 0 0 ;
中 图分 类 号 : X 9 3 7 文献标志码 : A d o i :1 0 . 1 1 7 3 1 / j . i s s n . 1 6 7 3 — 1 9 3 x . 2 0 1 5 . 0 6 . 0 2 0
S t ud y o n f a i l ur e a s s e s s me nt f o r X8 0 h i g h— g r a d e pi pe l i ne wi t h c o r r o s i o n de f e c t s
XI AO G u o — q i n g , F EN G Mi n g - y a n g , Z HA NG Hu a . b i n g , CHE N J i a n , WANG F u . x i a n g , YU Ho n g — h o n g
( 1 . S o u t h w e s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y , C h e n g d u S i e h u a n 6 1 0 5 0 0 , C h i n a ; 2 . P e t r o C h i n a P i p e l i n e R &D C e n t e r , L a n g f a n g H e b e i 0 6 5 0 0 0 ,C h i n a ; 3 .C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m( B e i j i n g ) , B e i j i n g 1 0 2 2 4 9 , C h i n a )
w i t h t h e d a t a o f f u l 1 . s c a l e b u r s t t e s t .T h e a c c u r a c y o f e a c h a s s e s s me n t me t h o d s w e r e s t u d i e d .a n d t h e i n l f u e n c e o f
第1 1 卷 第 6期 2 0 1 5年 6月
中 国 安 全 生 产 科 学 技 术
J o u r n a l o f S a f e t y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y
V0 l _ 1 l No . 6
J u n .2 0 1 5
p a r a m e t e r s v a l u e o n a s s e s s me n t r e s u l t s w e r e a n a l y z e d 。 i n c l u d i n g w a l 1 t h i c k n e s s 。t h e d e f e c t d e p t h r a t i o a n d l f o w
全尺 寸爆破实验结果进行对 比, 研究不 同评估方法评估结果 的准确性 , 以及管壁 厚度 、 缺 陷深度 比
和流动应力取值对评估 结果 的影 响。研 究结果 表明 , D N V R P—F 1 0 1 、 P C O R R C和 L P C一1这 3种
方法更适用于含腐蚀缺陷的 X 8 0高钢级管道的失效评估 。 关键词 : X 8 0 ; 管道 ; 腐蚀缺陷 ; 评估方法
3 .中国石油 大学 ( 北京 ) , 北京 摘
1 0 2 2 4 9 ) 要: 综合对比分析 了 A S ME B 3 1 G、 R S T R E N G、 D N V R P—F 1 0 1 等 6种含腐蚀缺陷管道剩余 强度
的评估方法 。将各方法应用到含腐蚀 缺陷的 X 8 0高钢级 管道进行失效压力预测 , 并将计算 结果与
Abs t r a c t:S i x a s s e s s me n t me t h o d s o n r e s i d u l s a t r e n g t h o f p i p e l i n e wi t h c o r r o s i o n d e f e c t s we r e c o mp r e h e ns i v e l y c o mp a r e d a n d a n a l y z e d,s u c h a s AS MEB31 G,RS TRENG ,DNVRP- F1 01,e t c .Th e me t h o ds we r e a p p l i e d i n X8 0 hi g h — g r a d e p i p e l i n e wi t h c o ro s i o n d e f e c t s t o p r e di c t t h e f a i l u r e p r e s s u r e,a n d t h e c lc a u l a t e d r e s u l t s we r e c o mp a r e d