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。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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