X100管线钢冲击断裂过程及止裂性分析

对不同终冷温度的X100管线钢进行了动态示波冲击试验,结合断口形貌及微观组织观察,研究了试验温度、终冷温度及组织对冲击断裂过程及止裂性能的影响.结果表明,终冷温度为400℃时,钢的裂纹形成能及扩展能较高,止裂性能良好,仅-60℃时出现少量分层;终冷温度为520℃时,随试验温度降低,裂纹形成能和扩展能逐渐降低,止裂性能逐渐下降,断口中韧窝脆性倾向增强,分层加重.冲击过程中的最大冲击载荷随试验温度的降低而近似线性增加.组织的均匀、板条边界和晶界处的膜状、细小点状M/A岛、细小析出相均有益于钢的冲击韧性及止裂性能.     

X100管线钢裂纹体的弹塑性断裂失效分析

运用弹塑性断裂理论并结合有限元数值分析,定量研究了带轴向裂纹管线钢X100的断裂行为.在J-Q双参数理论的基础上,考虑塑性效应的影响,引入一个新参数βQ,建立了J-βQ双参数断裂准则.结合JR-△α试验结果,得到X100钢的断裂失效曲线,并对带轴向内、外裂纹管道的临界压力值进行预测.计算结果表明,外表面裂纹的约束比内表...     

X65管线钢焊接接头抗开裂性能及止裂性能

为了研究X65管线钢焊接接头的抗开裂性能和母材的止裂性能，对接头的金相组织进行了观察，并且进行了接头各区域裂纹尖端张开位移(CTOD)试验和母材的落锤撕裂试验(DWTT)。试验结果表明：X65钢焊接接头焊缝和母材相比，组织粗大且不均匀，其冲击韧度和断裂韧度值均明显低于母材；X65钢管材对应剪切面积为40％的温度约为 -35℃，X65钢母材的抗开裂性能明显优于焊缝，且具有良好的止裂性能。     

研究管线钢X70腐蚀的新方法

在加拿大的阿尔伯特省，石油工业是其支柱产业，阿尔伯特大学主要也是在石油产业的资助下兴建的。因此在其化工与材料系，主要的研究服务对象也就与石油产业有关。输送石油用的管线钢主要是X70钢，如何防止管线钢的腐蚀非常重要。虽然氢和氯离子促使X70钢的腐蚀是常见现象，但有关机理至今还不清楚，我们采用了非线性电化学方法和扫描参比电极技术来研究氢和氯离子对管线钢腐蚀的影响。结合我国正在进行的“西气东输”工程，这一研究具有重要的实际意义。     

西气东输二线X80管线钢焊接失效性分析

该文结合西气东输二线X80管线钢焊接实例,从分析焊接失效处的原因出发,进一步论证X80管线钢在焊接过程中需要遵循的技术规范,以提升X80管线钢焊接性能.     

X60管线钢的本构关系及失效判据

X60管线钢是石油、天然气输送用的主要钢种,在外界载荷作用下,易发生局部变形或应力集中,而导致屈曲甚至拉裂失效。对其进行力学研究,评价其力学安全性已成为管道风险管理的重要内容之一。其中,本构关系方程是力学研究的基础内容,失效判据则决定了管道生命的周期。通过对比X60管线钢的静力拉伸实验应力应变关系和Ramberg-Osgood本构关系,发现ε≤εP0.2时,Ramberg-Osgood本构方程能够比较准确地反映X60管线钢的拉伸应力应变关系;但当ε＞εP0.2时,基于Ramberg-Osgood模型所得理论本构曲线与实验结果有较大的误差。基于此,笔者根据X60管线钢静力拉伸弹性阶段和塑性阶段的不同力学特征,采用插值法对Ramberg-Osgood本构模型做出了修正,提出了X60管线钢在单向拉伸状态下的全局二段式应力应变关系式,该关系式更加准确地表达了X60管线钢的拉伸应力应变关系。考虑到焊缝及热影响区对管道强度和刚度的影响,结合塑性材料基于应力的失效判据和基于应变的失效判据,笔者提出了焊缝影响因子及X60管线钢的应变控制失效准则,建立了基于第四强度理论的管道失效时的临界应力计算方程。     

X70管线钢在含CO_2湿天然气环境下腐蚀行为

利用高温高压冷凝釜模拟油气田湿天然气CO2腐蚀环境,进行了不同气体温度、湿气-管壁温差的湿气冷凝腐蚀实验,研究了温度对X70钢腐蚀形态、速率的变化规律.利用扫描电镜和能谱仪,分析了腐蚀产物膜的微观形貌和成分,并与高温高压釜中全水相实验结果进行了对比.建立了湿气管道腐蚀预测模型,初步探讨了湿气温度、管壁温度、温差、液膜温度和冷凝率等重要湿气参数对湿气顶部腐蚀的影响.结果表明：在相同管壁温度（5℃）下,湿气温度升高使X70管线钢腐蚀速率升高;在相同的湿气温度（25℃和45℃）下,X70钢的腐蚀速率随管壁温度的升高而略有下降;在20～45℃范围内,腐蚀产物膜与基体的结合较弱,极易从基体剥落,腐蚀形态均为全面腐蚀.     

X52管线钢的本构关系及失效判据研究

X52管线钢广泛应用于石油天然气长输管道工程,具有良好的力学特性:强度高、塑性好。其本构关系的研究确定、矩阵表达及失效判据的建立是研究的主要内容。通过对比该材料的静力拉伸实验结果和Ramberg–Osgood本构模型,发现εεP0.2时,Ramberg–Osgood本构方程能够比较准确地反映X52管线钢的拉伸应力–应变关系,但当εεP0.2时,基于Ramberg–Osgood模型所得理论本构曲线与实验结果有较大的误差。基于此,对Ramberg–Osgood本构模型做出了修正,提出了X52管线钢在单向拉伸状态下的全局二段式应力应变关系式,并建立了X52管线钢本构关系的矩阵表达式。根据X52管线钢塑性极好的特点,分别研究了塑性材料基于应力的失效判据和基于应变的失效判据,给出了X52管线钢的应变控制失效准则。     

X100管线钢焊接热影响区组织与韧性研究

采用热模拟试验技术,研究了X100管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明:采用高Nb、微Ti设计的低碳X100管线钢的焊接粗晶区经焊接热循环后仍保持良好的韧性。焊接热影响区的脆化区出现在峰值温度为750℃的两相区。沿原奥氏体晶界形成的岛状组织是导致韧性降低的主要原因。     

X65管线钢抗H_2S腐蚀的试验研究

研究了不同显微组织管线钢抗H2S腐蚀的行为·结果表明,酒钢生产的X65管线钢,当显微组织是以针状铁素体为主的混合型组织时,管线钢具有优良的抗H2S腐蚀性能·经硫化氢腐蚀试验后,除出现程度不等的氢鼓泡外,试样断面上基本没有产生裂纹·氢鼓泡是由于钢中夹杂物处吸收由腐蚀而产生的氢所引起的·当钢表面上因腐蚀而释放出原子态氢后,由于硫化氢的催化作用,促进原子氢向钢中扩散,并在夹杂物与基体的界面上聚集形成分子氢·随着过程的进行,产生很高的压力,从而形成鼓泡·     

X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂

采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜观察研究了X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的应力腐蚀行为.电化学实验结果显示,X80管线钢及焊接接头在NS4溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征.SSRT试验结果表明,随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显变小,X80管线钢及焊接接头的应力腐蚀开裂敏感性增加,应力腐蚀断口呈现穿晶准解理特征.施加相同外加电位时,焊接接头较母材的应力腐蚀敏感性增加,其断裂位置全部落在焊缝或HAZ处.     

X70管线钢静态和动态韧性试验研究

在不同试验温度下，对X70管线钢缺口沿厚度方向的标准夏比V型缺口试样进行动态试验和静态试验，研究了X70管线钢的力学性能与加载速率的关系．通过对试验实测的载荷—位移曲线和破坏断口的分析，发现X70管线钢的韧性、试验曲线上最大载荷所对应的位移随试验温度降低而降低；同一试验温度下动态试验曲线上最大载荷所对应的位移小于静态试验曲线上最大载荷所对应的位移；加载速率对试样断面沿厚度方向收缩的影响与试验温度有关；无论是动态试验还是静态试验，试样断口均出现垂直于缺口方向的分层裂纹；试验温度对动态试验屈服载荷、最大载荷以及静态试验最大载荷的影响较小；随着试验温度升高，裂纹形成功和破坏总功均升高，加载速率对破坏总功的影响同样与试验温度有关．     

氨水和氢氧化钠碱性污染粉土中X80钢的腐蚀试验研究

通过室内模拟试验,采用CS350电化学工作站进行了氢氧化钠和氨水污染土中X80钢的电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线等的测试。对碱性污染粉土中X80钢的电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明:总体腐蚀较弱。浓度为0.5%和1%的氢氧化钠污染粉土中埋置的试件表面出现点蚀;埋置在浓度0.5%的氨水污染粉土中的试件表面出现局部腐蚀。氢氧化钠污染粉土中X80钢在浓度为0~1%时,腐蚀速率随着氢氧化钠浓度的增加而加快;当浓度增大到3%时,试件表面出现钝化现象,腐蚀速率减缓。氨水污染粉土中X80钢在浓度为0~0.5%时,腐蚀速率随着氨水浓度的增加而加快,当浓度达到1%时开始出现钝化现象;且当浓度达到3%时钝化更加明显。在较大浓度下,氨水污染土中X80钢的阻抗更大,腐蚀更难进行。     

X65MS钢在饱和H2S/CO2环境下的腐蚀产物研究

利用高温高压反应釜模拟酸性油气输送环境,研究X65MS管线钢在饱和H₂S/CO₂环境下的腐蚀行为.采用加速腐蚀实验法评测不同浸泡周期下的平均腐蚀速率.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子探针(EPMA)等测试技术,分析了不同实验周期下氧化产物膜层的物相组成、表面形貌和截面形貌.结果表明,根据平均腐蚀速率随时间变化曲线的走势与氧化膜层的结构特征,腐蚀过程分为三个阶段.腐蚀过程以H₂S腐蚀为主,氧化产物主要为硫铁化合物(Fe_○xS_○y).随着浸泡时间的增加,铁元素比例减小,富S相比例增大,腐蚀产物膜层厚度增加,结构由疏松逐渐变为均匀、致密,腐蚀产物顺序为马基诺矿(Mackinawite)→过渡相陨硫铁(Troilite)→磁黄铁矿(Pyrrhotite),稳定的磁黄铁矿对X65MS管线钢基体的耐蚀性起到保护作用.     

X100管线钢中的异常偏析带分析

针对X100管线钢中出现的的异常偏析带,利用金相显微镜、扫描电镜及其EDS系统等进行了组织观察、线扫描成分分析以及拉伸、冲击断口的观察和夹杂物分析.分析结果表明,该偏析带组织为多边形铁素体,且出现晶粒大小不一的混晶现象,与周围板条状贝氏体基体之间差别较大;偏析带的碳含量偏低,锰、硅及氧含量偏高,在拉伸及冲击断口的厚度中心及一侧的1/4处均有分层现象,在冲击断口1/4处观察到夹杂物带,部分夹杂物呈片状,严重恶化了试验钢的冲击韧性.     

X65管线钢在油水混合物中的水线腐蚀发展趋势

【目的】通过腐蚀评价实验判断水线腐蚀的发展趋势,为管道投产前内腐蚀防控措施的制定提供依据。【方法】通过腐蚀预浸泡实验在X65管线钢试片表面预先形成水线腐蚀,然后采用腐蚀失重实验,研究其在原油和储罐沉积水混合物中的腐蚀发展趋势,并结合SEM和XRD表面分析技术分析其腐蚀产物特性。【结果】在150d内的水线腐蚀实验条件下,X65管线钢腐蚀以均匀腐蚀为主,未出现明显点蚀,腐蚀产物主要为保护性差的γ?FeOOH;且随着浸泡时间的延长,腐蚀失重逐渐增加,符合幂指数规律,腐蚀产物对腐蚀的抑制作用较小。改变浸泡环境后,X65管线钢在油相中的腐蚀速率明显降低,在水相和油水界面相的腐蚀速率变化不大。【结论】在150d的存放时间内,残留试压水未投产管线的水线腐蚀对管线安全危害较小。管道投产后投产前形成的水线腐蚀在油品覆盖其表面的条件下基本不发展,无需采取内腐蚀防治措施。     

恶劣地质环境下埋地钢管道的防腐

用于输送城市煤气的埋地钢管道的外壁会因土壤的原因产生化学腐蚀和电化学腐蚀。应采用特加强级沥青绝缘层防腐法，阻断或减低金属管壁与土壤之间的接触，达到防腐的目的。要特别注意防腐材料的选用，并规范作业过程。