天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因
影响管线钢应力腐蚀破裂的力学和材料因素
cro st ruct ure
1 引 言
腐蚀往往给油气田造成重大经济损失 、灾难性 事故和环境污染 。如若采取适当的防护措施 ,腐蚀 造成的经济损失的 30 %～40 %可以挽回 ,加强腐蚀 与防护研究可为石油工业带来巨大的经济效益 。
第 26 卷第 4 期 2002 年 4 月
机 械 工 程 材 料 Materials for Mechanical Engineering
Vol. 26 No . 4 Apr. 2002
影响管线钢应力腐蚀破裂的力学和材料因素
郭 浩1 ,2 , 蔡 1 , 杨 武2 (1. 上海交通大学材料科学与工程学院 ,上海 200030 ;2. 上海材料研究所 ,上海 200437)
HCO
3
溶液
穿晶的 (穿过钢的晶粒) 宽裂纹 ,有明显的大量裂 纹侧壁腐蚀 ,裂纹随着深 入而变窄
2. 2 有关 IGSCC 和 TGSCC 的研究 自从在失效分析中 ,经常在裂纹附近发现 Fe2
CO3 , 早期的研究就被集中在因 CO23 - - HCO3- 存 在的 I GSCC 方面 。这种类型的腐蚀发生在非常有 限的电位 、温度 、碳酸氢根离子 - 碳酸根离子浓度和 p H 范围内 。在过去 30 年中 ,高 p H SCC 问题已经 被许多不同的实验室进行了广泛的研究 。然而 ,随 着 T GSCC 在 I GSCC 不能发生的环境中被检测到 , 研究开始转向测试管线钢 T GSCC 环境敏感性 。
天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因论文
探讨天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因【摘要】大口径高强度管材存在长距离运输过程中存在着诸多问题。
本文综述天然气输送管线土壤环境中的应力腐蚀开裂的形式、发生的介质条件及电位区间，并分析了两种典型应力腐蚀开裂形式的机理。
【关键词】管线钢；应力腐蚀开裂；高ph；近中性ph；形成机理；影响因素；预防措施1.应力腐蚀开裂的影响因素1.1应力应力的主要作用是使金属发生应变，产生滑移，促进scc裂纹形成、扩展和断裂。
对于管线钢，应力可以来源于管道工作压力，也可以是腐蚀产物膜产生的体积应力或材料制造过程中的残余应力。
管道承受的应力按方向分为轴向应力和径向应力，scc裂纹在径向应力的作用下沿轴向萌生和扩展，而在轴向应力的作用下沿径向扩展。
发生应力腐蚀的应力存在一个临界值，不仅应力的大小，而且应力的波动也是影响scc的力学因素。
管道应力波动主要来源于管道工作压力的循环波动。
由于管道运输向着大口径、高输送压力方向发展，因而工作压力的影响不可忽视，而工作压力可产生径向应力进而导致轴向scc的产生。
1.2腐蚀环境金属管道只有在特定的腐蚀介质中才会产生应力腐蚀开裂，对油、气输送管道，内部腐蚀介质的影响因素主要为h2s，外部腐蚀介质的影响因素主要为土壤和地下水中的no3-、oh-、co2-3、hco3-和 cl-等。
另外，阴极保护电位和环境ph值对管线钢的scc也有重要影响。
1.3管道材料金属材料的敏感性与钢材种类、钢材的等级、制造工艺、表面状态有关。
管道发生应力腐蚀开裂是腐蚀和应力两种因素通过相互协同作用而促进发生的，这两种因素的联合作用所引起的破坏远远大于单一因素分别作用后再叠加起来的结果。
产生scc的应力不一定很大，远低于管线钢的屈服极限，若没有腐蚀介质存在，管道可以长期服役而不会发生任何腐蚀破坏；反之亦然，产生scc的特定介质的腐蚀性往往也是轻微的，如果没有应力存在，材料在这种介质中可能是足够耐腐蚀的。
因此，应力腐蚀开裂是最严重的局部腐蚀破坏形式之一。
天然气长输管道内材料腐蚀原因分析及防护控制措施
天然气长输管道内材料腐蚀原因分析及防护控制措施摘要：随着社会经济水平的不断上升，促进了长输天然气管道的快速发展，并且人们对环境提出了更高的要求。
对于天然气长输管道被腐蚀这一问题而言，它不仅会对其运输产生重要影响，而且还会威胁到人们的生命财产安全。
那么，为了使该问题能够得到有效的处理和解决，就应做好管道腐蚀的预防和处理工作，对防腐处理的重要性进行充分的认识，并针对相关问题制定完善的解决方案和控制措施。
关键词：天然气长输管；防腐措施；应用引言通常情况下，长输天然气管道是以架空或填埋的方式进行铺设的，所以很容易受环境和气候因素的影响而出现管道腐蚀的问题。
一旦天然气管道遭到腐蚀，就会使大量的气体泄露出来，甚至会出现严重的火灾，不管是在资源方面，还是在人力、物力方面，都造成了极大的损失。
如果天然气管道因腐蚀而发生爆炸，就会造成严重的后果，不仅威胁到人们的财产安全，而且还污染到大气环境。
因此，需要对长输天然气管道的腐蚀问题进行深层次的分析和研究，并有针对性的选择有效的预防措施和处理方案。
在一定程度上，可以延长长输天然气管道的使用寿命，进而为长输天然气管道的安全运行提供了重要的基础保障。
1长输天然气管道防腐的重要性对于长输天然气管道，它可以对天然气能源进行长距离的传输。
在处理管道时，通常会采用地下埋设和架空敷设这两种方法，但该方法会受各种因素的影响而导致管道出现腐蚀的问题。
由于土壤具有一定的腐蚀性，所以很容易使管道的外壁被侵蚀，大大的缩短了管道的使用寿命。
如果天然气管道长时间处于腐蚀状态，就会加大天然气管道出现泄漏事件的概率，会对大气环境造成严重的污染，甚至还会发生一些危害性较高的事故，比如火灾、爆炸等，对人们的生命财产安全造成严重的威胁。
因此，需要采取合理、有效的解决办法来对长输天然气管道进行更好的预防与保护，从而提升天然气能源传输的安全性、稳定性，大幅度的降低了天然气管道出现泄漏问题，保证了人们的生命财产安全。
天然气管道腐蚀原因及防治措施
天然气管道腐蚀原因及防治措施摘要：作为重要的环保能源，天然气已经应用到了社会生产生活的各个方面，为了对天然气使用的安全性予以保证，就需要进行天然气资源的长距离运输，在这一过程中对管道质量便提出了更高的要求。
天然气管道输送过程中，在管内各种介质、土壤环境、外界温度等影响下，管线难免会出现不同程度的腐蚀。
对于腐蚀损坏若不加以控制，将极有可能造成泄漏甚至爆管风险。
基于此，本文对天然气管道防腐和质量管理的措施进行整理和分析，以期为管道运输的稳定性和安全性提高提供参考。
关键词：天然气管道；腐蚀原因；防治措施引言管道输送是天然气长距离输送的重要方式，该输送方式的安全性相对较高，由于大多数输送管道敷设于地下，因此，不会对地面建设以及农业种植等产生影响。
我国大多数管道的建设距离相对较长，这主要是因为我国的能源分布不均匀，能源分布与需求之间存在一定的矛盾，需要将能源从分布相对较多的区域输送到能源需求量相对较大的区域。
在进行长距离输送的过程中，如何提高输送效率是一项重要问题，只有提高能源的输送效率，才能推动我国社会的进一步发展。
1管道防腐的重要性目前，在全球范围内，人们对天然气的需求量逐渐提高，作为一种重要的能源，天然气已经逐渐取代了石油。
特别是在政府部门极力推广天然气清洁能源使用的过程中，我国天然气需求量持续增加，在这一过程中就必须要对天然气的供应安全进行保证。
管道作为天然气长距离运输的主要方式，虽然具有较强的安全性，但是近几年来我国天然气长输管道安全事故频繁出现，其中管道腐蚀问题是最为常见的事故引发因素。
首先在天然气长输管道出现腐蚀问题后，腐蚀物会与管道内的天然气进行混合，导致天然气内杂物杂质增多，影响天然气整体质量。
其次，如果腐蚀情况较为严重，还会造成天然气的泄漏，不仅会对天然气的运输安全产生威胁，严重的还会导致天然气企业经济效益受损。
第三，管道的腐蚀问题还可能引发天然气的泄漏，污染周边环境，对土壤造成不可逆的影响。
天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因
天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因管道运输是当前油气运输中运用的最为广泛的一种运输方式，其具有较高的经济性和方便性，近些年来，随着市场经济的快速发展，对于能源的需求量也在不断的增加，这就对油气管道运输提出了更高的要求，实现长距离、高压力的运输是我国油气管线运输的必然选择，同时要求运输管道必须要具有较强的耐腐蚀性，才能够满足油气运输的要求。
本文就针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂的相关问题进行简单的分析。
标签：油气运输；天然气输送管线钢；应力腐蚀开裂高压长输管线的腐蚀开裂问题是当前管道建设中受到普遍关注的问题之一，因为很多在耐性的油气管线运输事故都是由于输送管线发生腐蚀开裂所引起的，其造成的损失是巨大的。
因此，作为长输管线，必须要具备较强的抗腐蚀和抗裂能力，才能有效的避免各种断裂事故的产生。
在通常情况下，有些管线的细微裂纹不会发生迅速扩展，如果能够将其驱动力控制在合理的范围内，百年能够有效的将其破坏程度降到最低，这也是预防灾害事故的一个有效措施。
所以，针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂问题的研究有着十分重要的意义。
1 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂指的是管线钢在一定的压力和腐蚀环境下所产生的开裂现象，通常缩写为SCC。
在油气管线运输过程中，引起管线钢应力腐蚀开裂的现象需要同时满足以下几个条件：第一，拉应力，包括在操作过程中产生的工作应力、参与应力以及热应力等，拉应力的存在会导致管线应力产生集中的现象，容易造成材料钝化膜的破坏；第二，特定的腐蚀环境，通常指的是管线涂层的剥落以及土壤、水质中碳酸、硝酸等元素的存在；第三，管线的敏感性，其主要与管道的选材、制造工艺、钢材表面的清洁度等有着直接的联系。
管线钢应力腐蚀开裂的产生，是在多方面应力作用的影响下形成的，其并不是简单的腐蚀和开裂两个应力的直接作用，因为这两个因素相互叠加所产生的应力与单个因素相比会大几倍，如果将其中的一个作用因素进行消除，那么另一个因素所产生的破坏作用就十分微弱。
天然气管道的腐蚀及控制措施
天然气管道的腐蚀及控制措施天然气管道是输送天然气的重要设施之一，但长期运行和外部环境因素的影响会导致管道产生腐蚀现象，腐蚀可能会导致管道失效，从而对环境和人们的生命财产安全造成严重威胁。
了解天然气管道腐蚀的形成原因及控制措施对于保障输气系统的安全运行至关重要。
一、天然气管道腐蚀的形成原因1. 化学腐蚀：由于天然气本身含有少量的二氧化碳和硫化氢等杂质气体，当水分和氧气存在于管道内部时，会产生腐蚀性介质，加速管道金属材料的腐蚀。
管道内部的水汽和可燃气体的接触也会导致化学腐蚀。
2. 电化学腐蚀：管道金属与土壤或地下水形成电化学体系，金属表面出现阳极和阴极区域。
阳极区域的金属溶解，而阴极区域则相对不受影响。
这种差异导致金属表面出现腐蚀现象。
当管道金属表面存在缺陷或受损时，电化学腐蚀尤其严重。
3. 力学腐蚀：管道在运输和安装过程中受到机械压力和挤压，导致表面金属的局部变形和疲劳，从而降低了金属的耐腐蚀性能。
1. 安全隐患：管道腐蚀会导致管道壁变薄和腐蚀孔洞的产生，从而影响管道的承载能力和密封性能，增加了管道爆裂和泄漏的风险。
2. 生态环境破坏：管道泄漏会导致大量的天然气泄漏到大气和水体中，对周围的生态环境造成严重破坏，甚至引发爆炸和火灾等严重事故。
3. 能源损失：管道腐蚀会导致天然气泄漏，损失大量气体资源，造成能源资源的浪费。
1. 防腐涂层：在管道的金属表面涂覆一层具有较高耐腐蚀性能的防腐涂层，以减少化学腐蚀和电化学腐蚀的发生。
2. 防腐保温：通过保温层的安装减少管道表面和环境的温度差异，降低水分凝结和聚集，减少化学腐蚀的产生。
3. 金属材料选择：选择抗腐蚀性能良好的金属材料，如不锈钢和镍基合金等，以提高管道的耐腐蚀性能。
4. 定期检测和维护：通过超声波检测、磁粉探伤等技术对管道的腐蚀状况进行定期检测，及时发现和处理腐蚀缺陷部位。
5. 阴极保护：在管道表面设置阴极保护系统，通过向管道表面提供电流，减缓金属腐蚀的速度，延长管道的使用寿命。
天然气长输管道内腐蚀原因分析及控制措施
天然气长输管道内腐蚀原因分析及控制措施摘要：随着石油天然气管道铺设里程的变长，使得管道的腐蚀现象变得愈加严重，会给油气输送企业带来较大的经济损失，出现严重的油气泄漏问题会造成生态环境污染，直接威胁工作人员和附近居民的生命安全。
然而对输送天然气的管道我们并没有过多的去研究，天然气输送管道防腐与保护是保证管道正常工作，且延长其使用年限的重要措施。
本文在分析天然气输送管道腐蚀产生的原因的基础上，最后提出了天然气长输管道防腐控制措施关键词：天然气、长输管道、腐蚀原因、控制措施一.天然气长输管道腐蚀腐蚀分类及原因分析1.腐蚀分类油气资源的输送离不开安全、可靠的油气管道，但腐蚀现象伴随在油气开采的整个阶段。
输气管道由于所处环境和输送介质的不同，引起的腐蚀情况也不同。
按照腐蚀部位可分为：内壁腐蚀和外壁腐蚀。
按照形态可分为：全面腐蚀和局部腐蚀。
按照发生机理可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀。
电化学腐蚀是由于油气管道和输送介质相互作用产生电流导致的腐蚀，物理腐蚀是由于存在物理溶解而形成的腐蚀，化学腐蚀的出现是因为油气管道和非电解质相互间产生化学反应而引起的腐蚀。
2.原因分析2.1外部因素影响金属在自然界中与氧气结合发生化学变化，进而会导致其损坏。
天然气的输送管道按照腐蚀的部位，可以划为内壁腐蚀与外壁腐蚀。
其中内壁腐蚀与电化学腐蚀的原理类似，因为天然气中自带的水分在管道上面形成的亲水层，为其形成电化学腐蚀提供了条件，此外，天然气中的一些化学物质，与金属管道自身发生化学反应，形成腐蚀。
而外壁腐蚀不仅在埋地管道上，架空的钢管也会出现外壁腐蚀，架空的管道上面常常涂以保护类的东西进行防护，而埋地的管道腐蚀是全面性的，管道厚度的腐蚀比较均匀。
2.2内部因素影响由于资金短缺、条件有限及管道设计不合理等原因也会在管道的设计、采购过程以及施工中引起天然气管道防腐措施不到位、不合格的管道本体质量以及由于粗暴的施工方式造成的原有防腐层破损等问题。
长输天然气管道焊接裂纹成因分析与对策探讨
长输天然气管道焊接裂纹成因分析与对策探讨发布时间：2021-07-21T16:06:29.310Z 来源：《城镇建设》2021年第4卷3月7期作者：高明斌[导读] 天然气长输管道的裂纹会直接影响和损坏焊接件的质量，最终会在管道中产生隐患。
高明斌中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257000摘要：天然气长输管道的裂纹会直接影响和损坏焊接件的质量，最终会在管道中产生隐患。
焊接过程中的工艺缺陷是产生焊接裂纹的主要原因。
此外，焊接后的环境变化也会导致裂纹。
关键词：长输天然气管道；焊接裂纹；成因分析；对策探讨1天然气长输管道焊接裂纹原因分析1.1冷裂纹产生原因天然气长输管道焊接裂纹的类型很多，冷裂纹就是其中之一。
冷裂纹主要出现在多层焊接部位，多层焊接对管道温度要求较高。
如果不能很好地控制管道的温度变化，将对管道造成一定程度的破坏。
管道焊接时，容易影响焊接接头的位置。
在硬化组织的作用下，管道的性能会发生一定的变化。
管道中的氢分子将集中在管道受损部分。
经过一段时间的反应后，管道受损部位会形成冷裂纹。
冷裂纹可分为穿晶冷裂纹、晶间冷裂纹、混合冷裂纹等几种类型。
这些裂缝对管道运行的稳定性有很大的影响。
1.2热裂原因在天然气管道焊接过程中，受高温影响，焊缝金属在凝固过程中，如果管道温度过高，容易出现热裂纹。
热裂纹本质上属于沿晶断裂。
产生热裂纹的原因是：在焊接过程中，管子受热不均，或处于冷却状态，凝固时的拉应力超过标准范围，使结晶中出现一些杂质。
这主要体现在结晶期和凝固期。
先结晶的金属纯度高，后结晶的金属纯度低。
由于纯度较低，杂质较多。
当结晶杂质含量积累到一定程度时，就会出现“晶界膜”，在表层形成薄弱区，进而形成热裂纹。
1.3再热裂纹和层状撕裂裂纹的原因管道焊接完成后，由于高温等外部因素，管道可能出现再热裂纹。
再热裂纹的出现与高温应力松弛有一定关系。
当然，它与管道材料也有一定的关系。
如果管线钢和焊缝中的合金元素超过一定标准，管线应力过大，就会形成再热裂纹。
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天然气输送管线钢应力腐蚀开裂原因
管道运输是当前油气运输中运用的最为广泛的一种运输方式，其具有较高的经济性和方便性，近些年来，随着市场经济的快速发展，对于能源的需求量也在不断的增加，这就对油气管道运输提出了更高的要求，实现长距离、高压力的运输是我国油气管线运输的必然选择，同时要求运输管道必须要具有较强的耐腐蚀性，才能够满足油气运输的要求。
本文就针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂的相关问题进行简单的分析。
标签：油气运输；天然气输送管线钢；应力腐蚀开裂
高压长输管线的腐蚀开裂问题是当前管道建设中受到普遍关注的问题之一，因为很多在耐性的油气管线运输事故都是由于输送管线发生腐蚀开裂所引起的，其造成的损失是巨大的。
因此，作为长输管线，必须要具备较强的抗腐蚀和抗裂能力，才能有效的避免各种断裂事故的产生。
在通常情况下，有些管线的细微裂纹不会发生迅速扩展，如果能够将其驱动力控制在合理的范围内，百年能够有效的将其破坏程度降到最低，这也是预防灾害事故的一个有效措施。
所以，针对天然气输送管线钢应力腐蚀开裂问题的研究有着十分重要的意义。
1 应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂指的是管线钢在一定的压力和腐蚀环境下所产生的开裂现象，通常缩写为SCC。
在油气管线运输过程中，引起管线钢应力腐蚀开裂的现象需要同时满足以下几个条件：第一，拉应力，包括在操作过程中产生的工作应力、参与应力以及热应力等，拉应力的存在会导致管线应力产生集中的现象，容易造成材料钝化膜的破坏；第二，特定的腐蚀环境，通常指的是管线涂层的剥落以及土壤、水质中碳酸、硝酸等元素的存在；第三，管线的敏感性，其主要与管道的选材、制造工艺、钢材表面的清洁度等有着直接的联系。
管线钢应力腐蚀开裂的产生，是在多方面应力作用的影响下形成的，其并不是简单的腐蚀和开裂两个应力的直接作用，因为这两个因素相互叠加所产生的应力与单个因素相比会大几倍，如果将其中的一个作用因素进行消除，那么另一个因素所产生的破坏作用就十分微弱。
通常情况下，单纯的应力腐蚀开裂产生的破坏作用并不需要很大，如果没有腐蚀介质的才能在，那么管线就不容易产生开裂；相反，如果没有开裂，那么腐蚀介质的存在也不会产生较大的破坏作用。
总之，应力腐蚀开裂的产生是在特定的条件下产生的，需要同时满足上述三个条件，才能形成较为严重的破坏。
2 pH值对管线钢应力腐蚀开裂的影响
通常情况下，管线钢应力腐蚀开裂的影响因素，可以从介质的种类和浓度、钢材的强度和化学成分以及温度等相关的因素几个方面分析，相关的研究文献也较多。
而pH值对于管线钢应力也有着十分重要的影响，具体可以从以下几个方面分析：
2.1 通过对国外能源报告文献和资料的查阅发现，应力腐蚀的产生技术全都是处于中性pH值应力作用下产生的，针对高pH应力腐蚀开裂的研究较为救援，已经开展了几十年；而针对低pH的研究时间较短。
高pH值条件下腐蚀开裂对于温度会产生较为强烈的敏感性，而随着温度的升高，其敏感的电位区间不断扩大，容易导致应力腐蚀倾向扩大。
中性pH 值裂纹主要是穿透钢晶粒，由于两种裂纹之间的区别，两种研究方法也是不相同的。
大量高pH 值SCC 常在压气站下游20km 之内发生，而中性pH 值SCC 大多情况在压气站30km 以外才被发现，高pH 值SCC 可以考虑在土壤和输送介质中加抑制剂阻止SCC，对于中性pH 值，还没有类似的研究。
2.2 管线所处的土壤和温度条件以及自身防腐涂层和阴极保护电流的状况，是影响管线钢应力腐蚀开裂的主要因素。
在中性pH值环境下，聚乙烯带子缠绕的管子上发生腐蚀开裂的可能性相比普通的涂层管线要高于几倍，使用环氧粉末涂层的管线则不容易发生腐蚀开裂。
当处在具有还原性的土壤环境中时，则十分容易产生腐蚀开裂现象，因为土壤中的水分与管道表面的接触，容易造成管线涂层的损坏或者是脱落，所以容易形成腐蚀开裂。
3 预防管线钢应力腐蚀开裂的思考
3.1 在管道的设计方面，要对裂纹内检测工具的通过进行充分的考虑，同时要能通过检测仪的测量获得完整的管道相关资料。
在针对管线的防腐涂层进行设计和涂刷时，要考虑到涂层对腐蚀开裂所产生的影响，并且使用性能较好的涂料，实现阴极保护。
关于涂料的相关要求，需要满足以下的标准：一要能够有效的阻隔管线钢材表面与容易引起腐蚀开裂的环境，二要能够在其受到损坏或者是发生脱落时允许阴极保护电流通过，三要在进行涂刷施工时减少残余应力在管线表面的停留。
3.2 我国在管线钢应力腐蚀开裂的研究工作方面，与国外相比存在着一定的差距，所以需要对国外相关的研究工作进展和资料进行持续的关注和收集，并且结合我国当前油气管线运输的实际情况，提出与我国发展实际相适应的壳体和内容。
研究的内容方面主要是以防腐层的作用、管道表面状况、钢材结构和成分等因素对应力腐蚀开裂现象的影响以及有效的消除措施。
3.3 在天然气气质检测工作方面要不断的加强，通常需要在设计时就要对相关的检测仪器进行设计和安装，这样便能够将H2S的浓度进行有效的监测与控制，使天然气中的水含量控制在合理的范围内，在实际的运行中可以根据需要加入适量的缓蚀剂，能有效的降低腐蚀开裂产生的可能性。
3.4 对管道进行选材时要对应力腐蚀开裂的影响因素进行充分的考虑，Mn、P两种合金元素的运用，能够使管道钢压力腐蚀开裂的阻力极大的降低，同时焊缝区进行退火水处理也能够有效的控制管道钢压力腐蚀开裂的阻力。
参考文献
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