X60 钢管道土壤应力腐蚀敏感性分析研
管道土壤腐蚀速率测试方法
经验交流管道土壤腐蚀速率测试方法3罗金恒33 赵新伟 白真权 路民旭(中国石油天然气集团公司管材研究所)王 荣(西安石油大学) 罗金恒 赵新伟等:管道土壤腐蚀速率测试方法,油气储运,2004,23(11)50~53。
摘 要 在电阻法的基础上,通过改进测试技术,建立了一种可以获得可靠管材土壤腐蚀速率数据的测试方法。
这种方法的主要特点是,可以采用较大尺寸的腐蚀试样;能够在较短的试验期间内获得稳定的腐蚀速率,测试精度高,可以达到0.3μm ;对于管材的均匀腐蚀和局部腐蚀均能进行测试和分析。
主题词 管道 土壤腐蚀 腐蚀速率 测试 方法 应用一、管道土壤腐蚀速率测试中的问题油气管道在土壤中的腐蚀是一个十分缓慢的过程,如何在较短的时间内获得可靠的腐蚀速率数据,是进行管道腐蚀寿命预测的一个重要的基础性研究工作。
在土壤的腐蚀性评价工作中,广泛采用现场埋片试验法〔1~3〕,然后用失重法测定腐蚀速率。
由于土壤腐蚀的埋片试验周期很长,一般为10~30年。
因此,在较短的时间内获得可靠的土壤腐蚀速率数据,是土壤腐蚀研究一直追求的目标。
随着电化学技术的发展,在许多土壤腐蚀研究中采用了线性极化法或电化学极化扫描法〔4~6〕,但很少与实际埋片的腐蚀速率结果进行对比。
通常,电化学技术测定的腐蚀速率为均匀的腐蚀速率,不能反映管道在服役过程中出现的局部腐蚀情况。
电偶或电解加速腐蚀试验也是土壤腐蚀研究中常用的方法,但由于强烈的电化学极化会掩盖土壤组成的各个因素对腐蚀过程的作用,因此,所得到的腐蚀规律不一定符合管道的实际腐蚀情况。
管道腐蚀是在土壤中自然产生的,在土壤中研究管材的自然腐蚀是符合管道实际腐蚀情况的。
管材在土壤中的自然腐蚀是一个十分缓慢的过程,只有腐蚀的量积累到一定程度,才能测定其腐蚀速率。
目前所使用的电阻探针可以在自然腐蚀条件下几天内检测出腐蚀速率在0.1~0.2mm/a 的变化量,为了达到这样的测试精度,所采用的试件的截面面积要非常小,同时要提高试件的电阻,通常采用细丝金属,直径在2mm 以下。
常用结构钢土壤腐蚀行为的研究
常用结构钢在抚顺望花区土壤腐蚀行为的研究摘要随着埋地管线的应用,土壤腐蚀问题越来越受到大家的重视,本论文以铸铁和20号钢等常用结构钢为研究对象,对比研究其在抚顺望花区土壤中的腐蚀行为。
采用埋片和电化学试验对20号钢和铸铁在望花区的耐蚀性做了研究。
埋片实验研究了20号钢和铸铁在望花区土壤中埋片336小时的均匀腐蚀速率,研究表明:在望花土壤中20号钢的腐蚀较严重,年腐蚀率为0.0190mm/a,铸铁腐蚀较轻,年腐蚀率为0.0075mm/a,20号钢的腐蚀速率为铸铁的2.5倍;电化学试验采用电化学阻抗谱和极化曲线研究了20号钢和铸铁在望花区饱和土壤水溶液中的腐蚀规律,计算出了20号钢和铸铁的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度,研究结果表明:20号钢的自腐蚀电位为-0.770V,铸铁的自腐蚀电位为-0.768V,两者相差不大;20号钢的自腐蚀电流密度是4.692μA/cm2,年腐蚀速率为0.0549mm/a,铸铁的自腐蚀电流密度是9.025μA/cm2,年腐蚀速率为0.1056mm/a,铸铁在望花地区土壤中的腐蚀性是20号钢1.92倍。
该结果与埋片结果相反,是由于埋片实验中20号钢发生局部腐蚀造成的。
通过本研究可得出以下结论:在重工业土壤环境下,20号钢的耐蚀性要比铸铁好。
关键词:土壤腐蚀,重工业,20号钢,铸铁,望花区AbstractWith the wide application of buried pipelines, soil corrosion problem more and more be everybody's attention, this paper cast iron and 20 steel as the research object, the thesis studies in the heavy industrial corrosion behavior in the soil.In this article, the test and electrochemical test of buried for 20 steel and cast iron WangHua heavy industry corrosion was studied. Buried the 20 steel and cast iron WangHua buried in the soil of the 336 hours of uniform corrosion rate, research shows that: in the WangHua soil 20 steel’s corrosion has serious corrosion rate, years of 0.0190 mm/a, cast iron corrosion is lighter, annual corrosion rate of 0.0075 mm/a, corrosion rate of 20 steel is 2.5 times than cast iorn; Electrochemical experiment the electrochemical impedance spectroscopy and polarization curve 20 steel and cast iron WangHua saturated soil water solution in the corrosion rule, calculated the 20 steel and cast iron from corrosion of the potential and the corrosion current density, the results of the study show that: 20 steel from corrosion current density is 4.692μA/cm2, annual corrosion rate of 0.0549 mm/a, cast iron from corrosion current density is 9.025μA/cm2, annual corrosion rate of 0.1056 mm/a, cast iron in the soil of corrosive is in 1.92 times that of 20 steel in WangHua saturated soil steel more corrosion resistant.Through this research can draw the following conclusions: in heavy industry environment, 20 steel is better than cast iron in corrosion resistance.Keywords: Soil corrosion, heavy industry, 20steel, cast iron, WangHua目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (5)1 文献综述 (6)1.1 材质简介 (6)1.1.1 20号钢 (6)1.1.2 铸铁 (6)1.2 土壤的性质与特点 (7)1.2.1我国典型土壤的特点 (7)1.2.2抚顺望花区土壤特点 (9)1.3土壤腐蚀的研究现状 (10)1.3.1 土壤腐蚀研究历史 (10)1.3.2 国外对于土壤腐蚀的研究 (13)1.3.3 国内对于土壤腐蚀的研究 (14)1.4土壤腐蚀的类型和机理 (15)1.4.1 土壤腐蚀类型 (15)1.4.2 土壤腐蚀机理 (15)1.5 影响腐蚀的因素与土壤腐蚀的危害 (18)1.5.1 影响土壤腐蚀因素 (18)1.5.2 土壤腐蚀危害 (19)2 研究方法 (21)2.1 试验所用试剂与仪器 (21)2.2 浸泡腐蚀和电化学腐蚀 (21)2.2.1 埋片试验 (21)2.2.2 电化学试验 (22)3 实验结果与分析 (24)3.1 埋片法试验结果分析 (24)3.2 电化学试验结果分析 (25)3.2.1 电化学阻抗谱分析 (26)3.2.2 动电位极化曲线分析 (28)3.3 20号钢和铸铁在望花区土壤中腐蚀行为的对比 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)引言随着国内工业不断发展,更多的大型机械设备应用到生产中去,其中很多都是埋地设备,这就不得不考虑土壤腐蚀的影响。
近中性土壤溶液中X65管线钢应力腐蚀开裂研究
近中性土壤溶液中X65管线钢应力腐蚀开裂研究涂圣文;帅健;刘德绪【摘要】将中国西部某管线现场取得的土壤样品配制成土壤溶液,对X65管线钢在该土壤溶液中进行氢渗透、慢拉伸和应力波动试验。
通过观察试验数据和试件主断面及表面扫描电镜图,评价X65管线钢在该土壤溶液中发生SCC的敏感性及其他力学因素对SCC的影响。
结果表明: X65管线钢在试验土壤溶液中对SCC是敏感的,氢原子的渗入使得敏感性提高,且提升的幅度较大, CO2气体能够促进氢在管线钢中的渗透;应力波动对应力腐蚀开裂初始阶段裂纹的萌生有重要的影响,二次应力波动试验表明,交变载荷的作用能够导致裂纹的进一步扩展。
%Soil solution was taken from soil samples which were obtained from some western pipeline field in China. Hydrogen immersion test, slow tensile test and stress fluctuation test were conducted in soil solution for X65 pipeline steel. Test data were calculated and SEM of fracture surface and lateral surface of specimens were observed. The susceptibility of SCC of X65 pipeline steel in soil solution was assessed and effects of other mechanical factors on SCC were also studied. Test results showed that X65 pipeline steel is susceptible to SCC in soil solution and hydrogen immersion promotes the susceptibility greatly, and CO2 gas promotes the hydrogen immersion in pipeline steel. Stress fluctuation is with great influence on crack initiation during the preliminary stage of SCC. The secondary stress fluctuation indicated that the effect of alternating load can lead to further extension of crack.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P5-10)【关键词】X65管线钢;近中性土壤溶液;应力腐蚀开裂;氢渗透;慢拉伸;应力波动【作者】涂圣文;帅健;刘德绪【作者单位】中国石油大学机械与储运工程学院,北京 102249;中国石油大学机械与储运工程学院,北京 102249;中原石油勘探局勘察设计研究院,河南濮阳457001【正文语种】中文【中图分类】TE988.2应力腐蚀开裂(SCC)是造成管线钢管失效事故的主要因素之一。
土壤侵蚀敏感性分析
土壤侵蚀敏感性分析2.1.2 土壤侵蚀强度分级(1)土壤侵蚀容许量标准土壤侵蚀容许量是指在长时期内能保持土壤肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量。
因为我国地域辽阔,自然条件千差万别,各地区的成土速度也不相同,该标准规定了我国主要侵蚀类型区的土壤容许流失量:侵蚀类型区土壤容许流失量Et/(km ·a)]西北黄土高原区 1000东北黑土区 200北方土石山区 200南方红壤丘陵区 500西南土石山区 500(2)水力侵蚀强度分级强度分级平均侵蚀模数[t/(km ·a)]微度侵蚀 <2O0,500,1 000轻度侵蚀 200,500,1 000~2 500中度侵蚀 2 500~5 000强度侵蚀 5 000~8 000极强度侵蚀8 000~1 5 000剧烈侵蚀 >1 5 000(3)风蚀强度分级风蚀强度分级按地表植被覆盖度、年肼蚀厚度和侵蚀模数三项指标划分。
强度分级植被覆盖度年风蚀厚度侵蚀模数( ) (ram) [t/(km。
·a)]微度 >70 <2 <200轻度 70~50 2~1O 200~2 500中度 5O~30 1O~25 2 5OO~5 000强度 3O~10 25~50 5 000~8 000极强度 <10 50~100 8 000~15000剧烈 <1O >100 >1 5 000除此外,还有面蚀、沟蚀、重力侵蚀等分级标准,此处不一一赘述。
土壤侵蚀强度划分标准:“水”和“土”是水土流失的两个漉失主体,水土流失归根结底是土地表屡的侵蚀和水的流失。
而评价水土流失程度的量化指标,即水土流失强度分级标准应同时包括两个流失主体的强度指标。
我国目前采用的土壤侵蚀强度分级标准做为水土流失强度分级标准,不仅混淆丁水土流失与土壤侵蚀这两个不同的概念,而且也是片面的、不准确的和不严肃的,有必要进行修改和完善笔者认为:水土流失强度分级标准应该体现同时含有两个流失主体的强度分级标准,缺一不可。
X60管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性
X60管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性张国军 潘治国 段占军 王荣辽河油田油建一公司金属公司(辽宁省盘山县124120)摘要:研究了不同腐蚀介质中及加载频率下X60管线钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。
在较高的加载频率f =10HZ时,不同腐蚀介质中裂纹扩展具有真腐蚀疲劳特性,并且裂纹的扩展规律可表示为(da/dN)cf=B cf( K - K thcf)2。
腐蚀介质主要影响腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值 K thcf,而对系数B cf无显著影响;在较低的加载频率f=1HZ时裂纹扩展呈缓慢增加的平台具有应力腐蚀特性。
文章对建立较为通用的腐蚀疲劳裂纹扩展公式进行了探讨。
关键词:腐蚀疲劳 裂纹 扩展规律 数学模型交变应力在服役管线中是普遍存在的,这种交变应力一方面来自管内输送介质压力的波动和油气流的分层结构,另一方面来自管线外的变动载荷。
就管线服役的环境来说,绝大多数都具有较强的腐蚀性,管线在服役期间发生腐蚀疲劳是不可避免的。
因此,管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性研究是安全设计的基础,也是管线剩余寿命预测的依据。
下文研究了X60管线钢在3.5%NaCl、3.5%NaCl+0.1NH2SO4水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展特性,给出了不同加载频率下的裂纹扩展曲线,并探讨了管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展规律的定量描述方法,对实验结果进行了分析探讨。
1 实验方法实验材料为X60管线钢钢板,沿T=L取向加工成单边缺口拉伸试件(W=20)。
单边缺口试件的应力强度因子幅按下式计算:K=(1-R) 0a[1.99-0.41(aw )+18.70(aw)2-38.48(aw )3+53.85(aw)4] (1)式中: 0为名义应力,R为应力比,a为裂纹长度,W为试件宽度。
实验是在岛津电液伺服疲劳试验机上进行,应力比R=0.1,加载波形为三角形,加载频率分别为10HZ和1HZ。
环境介质为3.5%NaCl中性溶液,3.5%NaCl+0.1NH2SO4和0.1NH2SO4酸性溶液及实验室大气。
土壤当中的腐蚀
2.杂散电流引起的土壤腐蚀
①长距离腐蚀宏电池
②土壤局部不均匀性引起 的腐蚀宏电池
③埋设深度不同及边缘效应引 起的腐蚀宏电池 ④金属所处状态的差异引起 的腐蚀宏电池
3.微生物引起的土壤腐蚀
1.腐蚀宏电池
①长距离腐蚀宏电池:发生于埋设于地下的长距离金属构
件。
成因: 1. 原因是管线通过的土壤的组成,结构不同。氧的渗透性不
阴极过程:O2+H2O+4e-→4OH• 当腐蚀决定于 腐蚀微电池 或 距离不太长的宏观腐蚀电池
时,腐蚀主要为阴极控制;在疏松干燥的土壤中随氧渗透 率的增加,腐蚀转化为阳极控制 • 在酸性很强的土壤中,才发生氢的去极化,2H+2e-→H2 在某些情况下,还有微生物参与的阴极还原过程。
三.土壤中的腐蚀形式
希望能对大家的学习有所帮助
谢谢~~~~~~
2.杂散电流引起的土壤腐蚀
• 由原定的正常电路漏失而流入它处的电流,造成的腐蚀。 主要来源是应用直流电大功率电气装置,如电气化铁道、 电解及电镀槽、电焊机、电化学保护装置等。
I: 路轨(阳极)土壤管线(阴极); II: 管线(阳极)土壤路轨(阴极)。
了解:交流电也会引起杂散电流腐蚀,但破坏要弱得多。频率为60Hz交 流电的作用约为直流电的1%。
3.不均匀性: 土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异,不同性质的土壤交替更换等;
4.相对固定性: 土壤的固体部分不动,气相和液相有限运动。
二.土壤腐蚀的电极过程
(1)阳极过程 1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳极
过程腐蚀; 2.在干燥且透气性良好的土壤中,阳极过程接近
于大气腐蚀的阳极过程。
二.土壤腐蚀的电极过程
磁场对X60钢材料在长沙地区土壤中腐蚀行为的影响
磁场对X60钢材料在长沙地区土壤中腐蚀行为的影响惠海军;戴乾生;陈凯;姜子涛;崔伟;李永发【摘要】采用失重法,电化学方法,腐蚀形貌分析等研究了磁场对X60管线钢在长沙磁浮快线与西气东输管道潜湘支线交叉点处土壤中的腐蚀行为影响规律.结果表明:磁场的存在加速了X60钢在长沙土壤中的腐蚀;埋设相同时间,试样在无磁场条件下的腐蚀失重最小,在强磁场条件下的腐蚀最严重,其埋设28 d的腐蚀速率达到0.068 mm/a.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2019(040)007【总页数】6页(P474-478,512)【关键词】磁场;X60管线钢;腐蚀;电化学测试【作者】惠海军;戴乾生;陈凯;姜子涛;崔伟;李永发【作者单位】中石油管道有限责任公司西气东输分公司,上海 200122;中石油管道有限责任公司西气东输分公司,上海 200122;中石油管道有限责任公司西气东输分公司,上海 200122;安科工程技术研究院,北京 100083;安科工程技术研究院,北京100083;安科工程技术研究院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TG174油气管道在建设运行过程中,不可避免会处于磁场环境中,如漏磁检测,磁悬浮列车以及输电系统通过电磁感应在其周围产生的磁场等[1]。
由于管线钢是铁磁性材料,磁场的存在可能会对其腐蚀行为产生一定的影响。
目前,国内外关于磁场对金属的腐蚀机制已经开展了一些研究[2-5]。
GHABASHY 等[6]研究了Cu在不同磁感应强度K2Cr2O4溶液中的腐蚀行为,结果表明腐蚀速率随着磁感应强度的增大而增大。
GHABASHY[7]也对比研究了不同磁感应强度下,中碳钢电极在FeCl3溶液中的腐蚀行为,发现随着磁感应强度的增加,腐蚀速率先降低后升高,甚至会超过无磁场时的。
田光等[8]将A3钢在不同磁场下的腐蚀速率进行了对比分析,发现磁感应强度与腐蚀速率并非正相关。
除了腐蚀速率外,学者们通过大量试验研究了磁场对材料表面腐蚀形貌的影响, LU等[9]研究了铁在硫酸溶液中的腐蚀行为,发现在匀强的磁场下,铁电极表面出现了不均匀的腐蚀,这表明磁感应强度的大小及在电极表面的分布存在着某种关系。
环境腐蚀性评价
环境腐蚀性评价作者:河南中拓石油管道1土壤腐蚀性调查土壤腐蚀的影响因素是多方面的,如:土壤电阻率、土壤的氧化还原电位、PH值、土壤含水率、土壤透气性、土壤温度等。
我们测试的主要项目有土壤电阻率、土壤PH值和土壤年腐蚀速率。
土壤电阻率是反映土壤导电性能的指标;土壤PH值是反映土壤酸碱度的指标;土壤腐蚀速率是钢材在土壤中的年腐蚀速度。
土壤含水量土壤含水量特征含水量% 腐蚀速率的特点没有水分0 没有含水量增加到临界值10-12 腐蚀速率增到最大值保持临界值的含水量12-25 保持最大腐蚀速率发生连续的水层12-25 腐蚀速率降低水层厚度继续增加>40 较低恒定的腐蚀速率土壤电阻率测试具体操作方法是;采用4级法进行测试,土壤PH值测试应选择管道周围的土壤进行测试。
采用PH试纸或试剂进行测试。
我国土壤酸碱性,北方一般为偏碱性,南方土壤略偏酸性,碱性沙质粘土和眼睑土PH值在7.5-9.5之间,腐殖土和沼泽土,PH值在3-6之间,酸性土壤腐蚀性强。
PH值<4.5 4.5-5.5 5.5-6.5 6.5-7.5 7.5-8.5 >8.5土壤极强酸性强酸性微酸性中性微酸性强酸性八杂散电流干扰状况评价1管道交流干扰测试交流干扰测试交流干扰的干扰源主要是高压交流电力线路、设施和交流电气化铁路、设施。
交流干扰测试工作有以下三种:1)调查测试:用以探测干扰程度及管地电位分布,为防护工程测试提供依据。
在接近交流干扰源的管道上进行测试,间距宜为1km,应尽量利用现有的测试桩。
2)防护工程测试:用以提供实施防护措施所需的技术参数。
依据调查测试结果,在已经确定的交流干扰管段上布设测试点,干扰复杂时宜加密测试点。
3)防护工程效果测试:用以调整排流保护运行参数及评定防护工程效果。
应在防护工程各实施点中选定测试点,一般应包括排流点、干扰缓解较大的点和较小的点。
防护工程测试和防护工程效果测试宜遵循的原则:1)各测试点的测试工作应同时开始和结束;2)各测试点以相同的读数间隔记录数据;3)干扰源与被干扰管道两方面应同时测试。
土壤腐蚀原理分析和埋地管道防腐应对
土壤腐蚀原理分析和埋地管道防腐应对土壤是由气相、液相和固相所构成的一个复杂系统,其中还生存着很多土壤微生物。
影响土壤腐蚀的因素很多,如孔隙度、电阻率、含氧率、盐分、水分、pH值、温度、微生物和杂散电流等,各种因素又会相互作用所以土壤腐蚀是一个十分复杂的腐蚀问题。
1.孔隙度土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度、松紧度、土质结构有着密切关系。
紧密的土壤中氧气的传递速率较慢,疏松的土壤中氧气的传递速率较快。
在含氧量不同的土壤中很容易形成氧浓差电池而引起腐蚀。
2.盐分土壤中的盐分除了对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外,还参与电化学反应,从而影响土壤的腐蚀性。
它是电解液的主要成分含盐量越高,电阻率越低,腐蚀性就越强。
氯离子对土壤腐蚀有促进作用,听以在海边潮汐区或接近盐场的土壤,腐蚀更为严重。
但碱土金属钙、镁等的离子在非酸性土壤中能形成难溶的氧化物和碳酸盐,在金属表面上形成保护层,能减轻腐蚀。
富含钙、镁离子的石灰质土壤,就是一个典型例子。
3.电阻率电阻率是土壤腐蚀的综合性因素土壤的含水量、含盐量、土质、温度等都会影响土壤的电阻率。
土壤含水量未饱和时,土壤电阻率随含水量的增加而减小,当达到饱和时,由于土壤孔隙中的空气被水所填满,含水量增加时,电阻率也增大。
4.水分水分使土壤成为电解质溶液,是造成电化学腐蚀的先决条件。
土壤中的含水量对金属材料的腐蚀速率存在着一个最大值。
当含水量低时,腐蚀速率随着含水量的增加而增加。
达到某一含水量时腐蚀速率最大,再增加含水量,其腐蚀率反而下降。
5.酸碱度土壤的酸碱性强弱指标pH值,是土壤中所含盐分的综合反映。
金属材料在酸性较强的土壤中腐蚀最厉害,这是因为在强酸条件下,氢的阴极化过程得以顺利进行,强化了整个腐蚀过程。
中性和碱性土壤中,腐蚀较小。
6温度土壤温度通过影响土壤的物理化学性质来影响土壤的腐蚀性。
它可以影响土壤的含水量、电阻率、微生物等。
温度低,电阻率增大,温度高,电阻率降低。
温度的升高使微生物活跃起来,从而增大对金属材料的腐蚀。
金属管道在土壤中的腐蚀与防护探究
金属管道在土壤中的腐蚀与防护探究刘正良【摘要】随着我国经济的高速发展,各种金属管道工程越来越多,为地方经济和社会发展,做出了不小的贡献.在这些金属管道的实际应用过程中,经常由于土壤环境比较复杂,容易导致管道腐蚀情况的发生,严重时会引发泄漏事故,威胁附近居民的安全.为此,我将要在本文中对金属管道在土壤中的腐蚀与防护进行探究,希望对促进我国管道工程事业的发展,可以起到有利的作用.【期刊名称】《中国金属通报》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P158-159)【关键词】金属管道;土壤;腐蚀与防护【作者】刘正良【作者单位】东北大学,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG174.4金属管道在工业生产和生活中,有着比较广泛的应用,很多管道工程会直接位于地下。
由于地下土壤环境比较复杂,各种化学成分比较多,很容易对管道造成腐蚀现象,如果没有及时进行应对,就很容易造成管道穿孔、泄漏现象的发生,如果其中运输的介质具有一定的危险性,很可能会酿成各种事故[1]。
因此,有必要对金属管道土壤腐蚀的机理进行研究,并提出一些合理的对策,有效防止各种事故的发生。
1 土壤腐蚀因素土壤腐蚀因素往往比价多,其主要包括电导率、土壤含氧量、湿度、酸液、含盐量等。
土壤中滋生的一些微生物,也会对金属管道造成一定的腐蚀。
土壤电导率对管道腐蚀造成的影响。
土壤电导率主要受土壤粒度大小、含盐量多少来决定。
如果土壤的粒度较大、水分含量较少、可溶性盐的成分较少,则土壤环境的电阻率就会偏高。
反之,如果其中水分和盐分比较多,则可溶性盐就会转化层电解质,这些成分对金属管道的腐蚀性会较强。
土壤中含氧量对管道腐蚀的影响。
土壤中的含氧主要来自雨水和地下水中的溶解氧,其中作用最大的是土壤缝隙中的氧。
在通常情况下,砂土质土壤的含氧量就偏高。
潮湿砂土中的含氧量要稍微低一些。
如果土壤的含氧量的分布情况比较不均,则由于存在电解质,管道除了会发生化学腐蚀外,还会发生电化学腐蚀[2]。
土基压应变敏感性分析
文章 编 号 :1 0 — 7 6 2 1 ) 9 0 1 — 3 0 2 4 8 (02 1— 0 6 0
S n i v t a y i n S i Ba e Co p e sv t a n e st iy An l sso o l s m r s i e S r i i
,h ຫໍສະໝຸດ , 压 应变 的减 小效果 不 明显 。对于基 层厚 度 的影 响来
说 ,当h< 0 m时 ,土基 顶 面 压 应 变 随 着h 的增 加 25 c 2
h_ nl 1 . , ,
而 明显 减 小 ,特别 是 在 h< 0 m时 效 果 更 为 显 著 。 :3 c
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的沉降 。这一 点反 映在设 计思想 及设 计方法 上 ,主
要 是控 制 土基 顶 面应 力及 垂 直 位移 量l 1 l 。传统 的路 面结构设 计是 以强 度为第 一设计 指标 ,而 现代 高速
凝 土路 用 性 能 试 验研 究 II 中 国港 湾建 设 ,2 1 , J. 0l
1 4( : 4 — 4 7 3) 2 4 .
1 l 交通 标 准 化 6
H he Egerg 道路工程 i wy ni e g n i n
的车辙 深度 ,在施 工 时主要 是通过 压实 度来 加 以限
料。
『]李 洪 斌 . 2 高模 量 沥 青 混合 料 路 用 性 能 的试 验研
究 [. J 公路 .2 1 ,( ) 2 — 2 . 】 0 1 2 :13 1 6 [】吴 耀 东 . 宝牌 高 模 量 外加 剂 抗 车 辙 性 能 研 究 3 路
X60管线钢在典型土壤中的腐蚀速率
率也 在增 加 。
关键 词 :管线 钢 ;土壤 ;腐蚀 速率
1 埋 片腐蚀 试 验 结 果
( ) 腐 蚀 速 率 的 测 定 。分 别 在 埋 片 1 8 d 1 6 、
3 0d 8 1 、4 4 d时对 3个 试样 进行 了检 测 ,测 定 了腐
2 平 均 腐 蚀 速 率 与埋 片 时 间 的 关 系
由表 1数据 做 出平 均腐蚀 速率 和埋 片 时间关 系 图 ( 图 1 。从 图 1可 看 出, 见 ) 1号 土 壤 的 平 均 腐 蚀 速率 随埋 片 时 间 的延 长 略 有 下 降 ; 2号 土 壤 的平 均 腐蚀 速 率 与 时 间 的关 系存 在 极 值 现 象 ; 3号 土壤 的 平均 腐蚀 速 率 随时 间 的延 长 有 明显 降低 。这些 差异 和 管道材 料 在 土壤 中 的腐 蚀 状态 和腐 蚀性 质 有关 。 管道 在 腐蚀 过 程 中 ,引起 管道 腐蚀 损 伤最 严重 缺 陷形 态为 腐蚀 坑 。对 于大 多数 的 电化学 试验 和腐 蚀 坑 的分 析 表 明 ,腐 蚀坑 的深 度 d与 时间 t 的关 系
蚀 速率 ,其结 果 如表 1所 示 。由表 1 出 ,土壤 组 看 成 不 同 ,土壤 的腐 蚀 速率 存在 很 大 的差别 。 ( ) 腐蚀 形 貌 与 腐 蚀 坑 深 度 。通 过 观 察 试 样 2 可 见 ,腐蚀 的形 态基本 为 局 部腐 蚀 ,1号 土 壤 主要 为 直径在 1m 以下 的 腐 蚀 坑 ;2号 土壤 主要 为 溃 m 疡 型腐蚀 坑 ,腐 蚀严 重 ;3号 土 壤 主 要 为 直 径 在 1 m 以下 的腐蚀 坑 +局 部 区域 的溃疡 型腐 蚀 ,并且 m
关于埋地钢质管道敷设环境中土壤腐蚀性检测探析
关于埋地钢质管道敷设环境中土壤腐蚀性检测探析摘要:在《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》规定中专门提出了土壤腐蚀性检测方法,若要深入了解该方法需要展开试验分析,进行现场土壤取样,专门制取土壤浸出液仪器操作,并实施含盐量测试与Cl-含量测试,有效提高检测效率与准确性,为后期埋地钢质管道敷设环境优化与正常施工提供有价值参考。
关键词:土壤腐蚀性;埋地钢质管道敷设环境;土壤取样;含盐量测试;检测埋地钢质管道腐蚀问题是非常严重的,因此需要对它所处土壤环境进行实验检测,它主要利用到土壤取样、粉碎仪器以及浸出液仪器等,对土壤中的含盐量、Cl-含量等进行测试,同时进行氧化还原电位测试,有效提高检测效率与准确性。
1.埋地钢质管道环境中的土壤腐蚀性现象分析一般来说,天然气以及石油管道会采用到埋地钢质管道,一旦管道发生腐蚀就会导致漏油漏气问题产生,为石油天然气生产带来巨大损失与危害,因此油气管道的土壤腐蚀与防护问题必须受到重视。
例如就要对土壤的理化性质、管道的敷设环境腐蚀性等重要指标参数进行深度分析。
另外在埋地管道阴极保护设计与定期检验过程中,还需要对土壤的腐蚀性调查内容进行分析。
针对土壤腐蚀的研究方法主要包括了单因素评价法以及综合评价法,其中单因素评价法主要分析了土壤的相关重要指标内容,例如土壤电阻率、氧化还原电位、pH值等单个指标。
基于多因素评价方法则可实现对多种影响因素的综合评价分析,例如目前比较常见的X70腐蚀速率土壤腐蚀评价方法,该评价方法可对变电站接地网土壤腐蚀中的多个指标进行分析评价,例如土壤含水率、pH值、电阻率以及可溶性盐总量4个主要评价参数。
GB/T19285-2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》对土壤电阻率、管道腐蚀电位、氧化还原电位等8个参数进行评价分析,并为土壤腐蚀性划分4个评价等级[1]。
1.埋地钢质管道环境中的土壤腐蚀性检测试验研究在测量土壤腐蚀性方面需要提取其中相关检测参数,这对提高检测效率与检测结果准确性都有好处,如图1。
土壤腐蚀的实验研究与数据处理
第15卷第3期2003年5月腐蚀科学与防护技术coRROSlONSCIENCEANDPRoTECTIONTECHNoLoGYV01.15No3Mav.2003土壤腐蚀的实验研究与数据处理董超芳1季晓刚1,2武俊伟1韩雪安1王光雍11.北京科技大学材料科学与工程学院腐蚀与防护中心北京100083;2.中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016埔要随着新材料的不断出现以及工程建设需要,开展材料土壤腐蚀加速实验方法的研究已经成为土壤腐蚀实验研究领域的重点之一本文评述T土壤腐蚀室外现场埋设和室内模拟实验的研究方法,以及实验数据处理方法关键词土壤腐蚀实验研究数据处理中圉分娄号TGl72.4文献标识码A文章编号1002—6495(2003)03—0154—07REVIEWINEXPERIMENTATIoNANDDATAPROCESSING0FSOILCORRoSIoNDONGCha。
f8n91,UXiaogan91P,WUJunweil,HanXueanl,WANGGuangyon911.&胁圹o,Ch邢∞"n耐P惴n抽,№删”毋。
,&i曲婵4月d】矾州哪,B叫f馏,&巧2唧1000832.s缸即K哪“幻m鲫,如r岛r加j如n相d胁删胁”.hs£““抛0,M;£“R鲫m,T^e强ine鸵Ac。
加q0,&搪H似,sk唧昭110016ABSTRACTIn—situexperimentationand鸵veIalaccekratedla_boratorytestmethodson∞ileorm—sionhavebeensummarizedinthispaper.Theadvantagesanddisadvantagesofeach。
nehavebeendi5一cussedThere¥earchofrelativitybetweenin~situexperimentationandacceleratedtestmethodsisnotonlytheemphasis。
管线钢在土壤环境中应力腐蚀破裂的研究的开题报告
管线钢在土壤环境中应力腐蚀破裂的研究的开题报告一、选题背景随着经济的发展,各种液体和气体的输送管道的需求不断增加。
管线钢是一种被广泛应用于输送管道的材料,具有优良的机械性能和耐腐蚀性能。
但是,管道在使用过程中会暴露在不同的环境中,例如土壤、海水等,这些环境中存在着腐蚀和应力等问题,导致管道容易出现应力腐蚀破裂现象。
因此,对于管线钢在土壤环境中的应力腐蚀破裂问题进行研究具有重要的意义。
二、研究内容本文将针对管线钢在土壤环境中的应力腐蚀破裂问题展开研究。
具体内容包括:1. 相关文献和资料的调研和分析,了解管线钢在土壤环境中的腐蚀和破裂机制,掌握国内外研究现状。
2. 采用实验方法,对管线钢在土壤环境中的应力腐蚀破裂进行研究。
选取不同土壤环境,设计不同的应力状态和载荷条件,并对各种条件下的管线钢材料的腐蚀率和应力腐蚀破裂时间进行实验测量。
3. 对实验结果进行统计分析,得出管线钢在不同土壤环境中的腐蚀率和破裂时间的比较,探讨不同条件下的应力腐蚀破裂机制和影响因素。
三、研究意义1. 为管线钢在土壤环境中的应用提供技术支持和指导,减少管道运行过程中的事故和故障。
2. 提高管线钢的抗腐蚀性能和应力腐蚀破裂的耐受能力,为其广泛应用于输送管道提供技术支持和可能性。
3. 拓展相关领域的研究,为后续研究提供相关论文和知识储备。
四、研究方法本文采用实验研究的方式,选取不同土壤环境,设计不同的应力状态和载荷条件,对管线钢的腐蚀率和应力腐蚀破裂进行测量,然后对实验数据进行分析、比较和总结。
五、研究进度目前已经完成了相关文献和材料的调研和分析工作,并开始设计实验方案和采购实验所需仪器和设备。
下一步将进入实验阶段,预计在六个月内完成实验和数据分析,并撰写出一篇完整的论文。
六、论文结构本文的结构包括:绪论、相关文献和资料分析、实验设计、实验结果分析、结论和参考文献。
其中,绪论部分主要介绍选题背景、研究意义、研究方法和研究进度等;相关文献和资料分析部分主要对管线钢在土壤环境中的应力腐蚀破裂问题进行回顾和分析;实验设计部分主要介绍本文的实验方案和方法;实验结果分析部分主要对实验数据进行统计分析和比较;结论部分总结本文研究的主要结论和贡献,并提出下一步研究的建议和展望。
X60管线钢土壤腐蚀的统计分析
验中, 往往采 用多个 平行 试样 得 到平均 的腐蚀 速
率 , 没有 考 虑 腐 蚀 速 率 的 固有 随 机 性 . 量 的 但 大
试验证 明, 材料的土壤腐蚀速率存在很大的分散性 , X 0管线钢在陕京管线典型土壤环境中的腐蚀速率 6 也存在 很 大 的 随 机 性 . 此 , 必 要 对 X 0管 线 因 有 6
进行 了统 计 分析 . 用平均秩 作 为 累积概 率 的估计 值 , 正 态概 率 坐标纸 上检 验腐蚀 参 数 的分布 规 采 在 律. 结果表 明 , 均腐蚀 速 率服从 正 态分 布 , 大腐 蚀坑 深度 的对数服 从 正 态分布 . 平 最
关键 词 : 油管线 ; 输 土壤 腐蚀 ; 蚀速 率 ; 腐 腐蚀 深度 ; 统计 分析
21 0 0年 3月
第2 5卷第 2期
西安石油大学学报 ( 自然科学版 ) Ju l o i nSi uU ie i ( a rl c neE io ) oma f hy nv ̄t N t a S i c dtn Xa o y u e i
M a .2 0 r 01
腐蚀环境为陕京管线沿途地 区的典型土壤 , 取 自榆 林地 区 ( 为 N . 土 壤 ) 应 县地 区( 为 N . 记 o1 、 记 02 土 壤 ) 北 京地 区 ( 为 N . 和 记 o 3土壤 ) N . . o 1土 壤 为
典 型 的沙 土 , 以细 沙为 主 ; o2土壤 和 N . N. o3土壤 为
壤 的含水 率最 高 .
腐 蚀 试样 经除 油处 理 、 干 、 烘 称重 和测 量表 面尺 寸后 , 埋在 土壤 腐 蚀 盒 中 , 实 , 可能 接 近现 场 土 压 尽
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值略有降低,SCC 敏感性增加。在高 pH 环境中,在 去离子水、丙酮清洗并吹干,以去掉表面油脂和杂
阳极极化区,温度对该钢的SCC 敏感性影响不大,在 物。试验时持续向水饱和土壤中通入5%CO2+95%N2。
阴极极化区, SCC 敏感性随温度降低而增加。
试验在 4.4 × 10-5 mm/s 应变速率下研究 X60
4 试验结果及讨论
<I ψ(榆林土) <I ψ(大港土) <I ψ(琉璃河土),I ψ在 高 pH 值溶液中最小为 23.10%,在琉璃河土中的 Iψ
4.1 母材
最高达 37.75%,说明试样在高 pH 值溶液和五种土
壤中的韧性均发生明显降低,塑性损失(I ψ)比较明
显,即表现出明显的 SCC 敏感性。
在我国,实地调查和事故统计中还没有发现土壤 环境导致的 SCC[3]。但是结合我国土壤特性和高 pH SCC 及近中性 pH SCC 的特点判断,我国许多土壤 是能够形成发生土壤环境 SCC 的条件。对于陕京输 气管线,管道长,穿越地带复杂,开展沿线土壤环境 SCC 研究,对于确保管道安全运营至关重要。
析[7,8,9,10],在近中性值 pH 环境中, 管线钢焊接部位 较母材是SCC 的敏感,并认为焊接残余应力和组织
表 2 陕京管线的取土地点和土壤理化性质
脆化是导致焊接部位的 SCC 的主要原因;对近中性
pH 环境,组织硬化和晶粒过大都能增加材料的 SCC
敏感性。显微组织硬度越高,SCC 倾向越大;管道
(2) 试样尺寸及形状:按照慢应变拉伸试验机的要
试验结果表明,应力和应变能够明显影响X70 管线 求制作,其形状和尺寸见图1。试样拉伸前,标距区经
钢在土壤模拟溶液中的腐蚀行为[4] ;当应变速率为 过700#金相砂纸打磨后,用无水乙醇清洗,丙酮脱脂。
3.5 × 10-7/s,在土壤溶液中 X60 发生穿晶 SCC,
SCC敏感性指数的大小为I(琉璃河土) > I(大港土)>
I(榆林土)>I(保德土)>I(应县土)>I(高 pH 值溶液), 图 2 X60 管线钢母材在不同介质中的应力 - 应变曲线 其中在琉璃河土和大港土中具有明显的SCC敏感性,
表 3 X60 管线钢母材在不同介质中的应力腐蚀断裂参数 Table3 the SCC fracture parameters
SCC 的严重性不仅受应力水平的影响,而且与 试样,其中焊缝位于焊接接头试样标距中间。X60管
应力波动有关。压力波动对SCC的影响随裂纹尺寸 线钢试样取自陕京一线输气管线。试验采用型号为
而变,通过减小压力波动幅度来减轻压力波动造成 MBY- Ⅱ型慢应变速率应力腐蚀试验机。
的严重程度,可使己经存在裂纹的扩展速率减少。
先用去离子水冲洗表面附着的腐蚀产物,然后吹干, 值溶液)。断裂强度σb与空气中相比,变化幅度都不
在超声波清洗仪中使用丙酮清洗断口,以除去腐蚀 大,因此对 X60 钢母材的 SCC 敏感性影响不大。试
产物,吹干后放入干燥器中密封保存以备SEM观察。 样在各种介质中的强度损失系数 I σ均比较小,在保
在JSM-6390A型扫描电子显微镜(SEM)下进行断口 德土中 I σ损失最大仅为 3.39%。试样延伸率损失系
环境中,x60、x70 和 X80 均可能发生穿晶应力腐蚀 向和环向交替打磨,每次打磨到前一次打磨痕迹看不
裂纹( TGSCC) ;SCC萌生与外加保护电位有关,敏 见为止。末道砂纸打磨方向为试样轴向,以避免可能
感性随电位的负移而增加;随温度的下降,溶液 pH 产生的预裂纹。打磨后用超声波清洗器清洗,最后用
的 SCC 敏感性。有些学者认为相对增加管线钢中 Ti 水配制而成。
的含量能明显增加抵抗高pH-SCC的能力,Mo、Cr、
经过现场调查,陕京管线沿线典型土壤为黄土及
Ni 也有相同的作用。
沙土,对X60管线钢进行5种不同土壤的应力腐蚀试
通过对焊缝、母材和热影响区的 SCC 敏感性分 验,具体取土的地点及土壤理化性质如表 2 所示。
线,采样周期为0.005V,记录试样载荷的最大应力 介质中的应力腐蚀断裂参数,由图2和表3可以看出,
σ max、试样的断裂寿命 TF。
X60钢母材在不同介质中的断裂寿命TF的降序为TF
(6) 断口形貌观察
(大港土) > TF (空气中)> TF (应县土) >TF (保德
试件断裂后,立即取出试件,注意保护好断口, 土) > TF (琉璃河土) > TF (榆林土) >TF (高 pH
应力敏感度约为 30%。
通过应力比、加载频率和外加横向载荷等力学因
素对X70 管线钢在新疆土壤溶液中穿晶应力腐蚀开
裂裂纹萌生的影响研究,结果表明[6] :低应力比增加 了载荷的波动,促进了管线钢应力腐蚀开裂裂纹的 萌生;当波动载荷作用于样品的循环周次相同时,频
图 1 慢应变速率试验中试样尺寸图 Figure1 specimen size and shape
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专刊
王联伟,等:X60 钢管道土壤应力腐蚀敏感性分析研究
121
表 4 X60 管线钢焊缝 在不同介质中的应力腐蚀断裂参数
TF、应变量ε和断面收缩率ψ,以及塑性损失系数 I δ和 Iψ,由此可知,X60 钢焊缝在不同介质中的SCC 敏感性指数的大小为I(琉璃河土) > I (大港土) > I (保德土) > I (榆林土) > I (应县土) > I (高pH值 溶液),其中在琉璃河土、大港土和保德土中具有比 较明显的 SCC敏感性,在榆林土和应县土中SCC敏 感性一般,在高 pH 值溶液中基本上不具有 SCC 敏 感性。
试样拉断后可用断裂时间(tf)、延伸率(δ)、断面 的是在高 pH 值溶液中为 8.24%。X60 管线钢母材在
收缩率(RA)等参数来判定不同介质中管线钢拉伸 不同介质中的断面收缩率损失幅度均很大,I ψ的升
试样 SCC 的敏感性。
序为 I ψ(高 pH 值溶液) <I ψ(应县土) <I ψ(保德土)
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120
油气管道安全
专刊
管线钢及其焊接接头应力腐蚀敏感性。SSRT 试验
图 2 为 X60 管线钢母材试样在不同介质中的应
过程中,用拉伸试验机系统自动记录电位 - 时间曲 力 - 应变曲线,表 3 是 X60 管线钢母材试样在不同
of X60 base metal in different environments
在榆林土、保德土和应县土中 SCC 敏感性一般,在 高 pH 值溶液中的 SCC 敏感性最低。
4.2 焊缝
注:表中的负值表示试样在该介质中的性能优于在空气 中的,其不具有 S C C 敏感性
图 3 X60 管线钢焊缝在不同介质中的应力 - 应变曲线
注:表中的负值表示试样在该介质中的性能优于在空气 中的,其不具有 SCC 敏感性
图 3 为 X60 管线钢焊缝试样在不同介质中的应 力 - 应变曲线,表 4 是 X60 管线钢焊缝试样在不同 介质中的应力腐蚀断裂参数,由图3和表4可以看出, X60 钢焊缝在高pH 值溶液、大港土和榆林土中的断 裂寿命 TF和应变量ε均高于空气中,TF与ε的降序 排列顺序一致,断裂寿命 TF 的降序为 TF (榆林土) > TF (应县土) > TF (高 pH 值溶液) > TF (空气 中) > TF (保德土) >TF (琉璃河土) > TF (大港 土),X60 管线钢焊缝试样的断裂强度σ b 与空气相 比,变化幅度都不大,因此对 X60 钢焊缝的 SCC 敏 感性影响不大。X60 钢焊缝试样在各种介质中的强 度损失系数 Iσ均不大,在大港土中 Iσ损失最大为 8. 21%。试样延伸率损失系数 I δ的升序为 I δ(榆林土) <I δ(应县土) < I δ(高 pH 值溶液)< I δ(保德土) < Iδ(琉璃河土)< Iδ(大港土),其中在前三种介质中的 Iδ为负值,说明其延伸率优于空气中,试样在该介质 中不具有 SCC 敏感性,而在保德土和琉璃河土中的 Iδ损失量比较小,说明对试样的 SCC 敏感性影响不 大,在大港土中 Iδ损失最大为 18.45%,说明其对试 样的 SCC 敏感性已具有了一定的影响。X60 钢焊缝 在高 pH 值溶液中的 I ψ为负值,说明试样在该溶液 中不具有 SCC 敏感性,在五种土壤中的断面收缩率 损失幅度均很大, I ψ的升序为 Iψ(应县土) <I ψ(榆 林土)<I ψ(保德土) <I ψ(大港土) <I ψ(琉璃河土), Iψ在琉璃河土中最高达 29.78%,说明试样已具有比 较明显的 SCC 敏感性。
率越低越有利于穿晶应力腐蚀开裂(TGSCC)裂纹
的萌生; 当波动载荷作用于样品的时间相同时,频
(3) 试验介质:对X60管线钢的母材与焊接试样分
率越高有利于裂纹的萌生;垂直于拉 - 拉应力方向 别在7种介质中的应力腐蚀开裂敏感性进行试验研究:
的外加横向载荷促进了 TGSCC 裂纹的萌生。
·惰性介质——空气
表 1 近中性 pH 和高 pH SCC 的条件和特征
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专刊
王联伟,等:X60 钢管道土壤应力腐蚀敏感性分析研究
119
2 影响应力腐蚀开裂的因素
3 试验方法及过程
2.2 力学因素
(1) 试验材料及方法:X60管线钢的母材及焊接
以上分析表明,X60钢母材在各种介质中的断裂
寿命 TF、断裂强度σ b 和应变量ε与其在空气中的