管道焊缝的应力腐蚀及其控制_图文(精)
奥氏体不锈钢输油管道焊缝的应力腐蚀失效分析
Ｓ ｅ ｌＰ ｐ ｎ ｏ ｌＴｒ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｉ ｉ ｇ ｆ ｒ Ｏｉ ａ ｓ０ ｔｔ ｏ
ＱＩ ｎ －ｉ Ｕ Ｈｏ ｇｂｎ
（ Ｉ Ｏ Ｅ ｏ ｉ ｅ ｏｈｍ ｉ ｏ ， ｔ， ｏ ｎ ５ ５０ ， ｈｎ ） ＳＮ Ｐ ＣＭａｍ ｎ Ｐｔ ｃｅ ｃ ｌ ． Ｌｄ Ｍａｍｉ ｇ ｒ ａＣ ｇ ２００ Ｃ ｉ ａ
关键词 ：奥 氏体不锈钢 ； 焊缝 ； 渣 油管道 ； 应 力腐蚀 ； 失效分析 中图分 类号 ：Ｑ０ ０ ９ ； Ｈ １ ０ Ｔ ５ ． １ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０９３ ８ （ ０ １ ０ － ６ －５ １０ —２ １ ２ １ ）４０ ８０ ０
ＳHale Waihona Puke ｒ ｓ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｆａ ｌ ｅ Ａｎａｙ ｉ ｏ ｅ ｄ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｃｏ ｒ ｓｏ ｉ ｕｒ ｌ ｓｓｆ ｒ Ｗ ｌ ｎ Ａｕｓｅ ｔｃ ｔｎｉｉ
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焊接应力和变形及措施
焊接变形 1. 影响工件形状、尺寸精度 2. 影响组装质量3. 增大制造成本———矫正变形费工、费时4. 减少承载能力———变形产生了附加应力焊接应力 1. 减少承载能力 2. 引发焊接裂纹，甚至脆断3. 在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹4. 引发变形焊接应力{ 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表达）远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表达）焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力焊接变形：当焊接应力超出金属 σs 时，焊件将产生变形焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，构造刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。
4.2.3 焊接变形的控制和矫正：4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图 6-2-9 4.2.2 焊接变形和应力的产生因素：根本因素：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图 6-2-8 焊接应力与变形：4.2.1 焊接变形和残存应力的不利影响：{ {如图 6-2-9 常见的焊接残存变形的类型1、2---纵向收缩量 3---横向收缩量 4、5---角变形量 f---挠度（1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引发的。
如图 5-2-9 a（2）角变形：即相连接的构件间的角度发生变化，普通是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引发的。
如图 5-2-9b（3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。
普通是由焊缝区的纵向或横向收缩引发的。
如图 5-2-9c（4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引发的角度形沿焊接方向逐步增大有关。
如图 5-2-9d（5）失稳变形（波浪变形）：普通是由沿板面方向的压应力作用引发的。
如图 5-2-9e4.2.3.2控制焊接变形的方法（1）设计方法（详见焊接构造设计）尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或靠近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。
《应力腐蚀》PPT课件
应力腐蚀发生的条件
3)拉伸应力。拉伸应力有两个来源。 一是剩余应力(加工、冶炼、装配)，温差热应力及相变
的相变应力; 二是材料承受外加载荷造成的应力。 一般以剩余应力为主，约占事故的80％左右， 金属与合金所承受的拉应力愈小，断裂时间愈长。 应力腐蚀可在极低的应力下(如屈服强度的5％~10％或
更低)产生。一般认为当拉伸应力低于某一个临界值 时，不再发生断裂破坏，这个临界应力称应力腐蚀开 裂门槛值，用K1SCC或临界应力σth表示。
• 大气腐蚀条件不同，锈层成分和构造是很复杂的。
Evans认为大气腐蚀的锈层处在潮湿条件下，锈层
起强氧化剂作用,在锈层内阳极反响发生在金属
/Fe3O4 界 面 上 ：
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 阴极反响发生在Fe3O4/FeOOH界面上:
• 2)潮大气腐蚀。潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，外表存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀。湿大气腐蚀指金属在相对湿度大100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属外表上， 外表存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀.
大气腐蚀速度与金属外表水膜厚度的关系见图4-1。
腐蚀速度与水膜厚度的规律
1)区域I 金属外表只有约几个水分子厚(1~10nm)水膜， 还没有形成连续的电解质溶液，相当于干的大气腐 蚀．腐蚀速度很小。
2)区域II 金属外表水膜厚度约在1μm时，由于形成连续 电解液层，腐蚀速度迅速增加，发生潮的大气腐蚀。
• 3)区域III 失稳断裂区，裂纹深度已接近临界尺寸 acr , 当超过这个值时，应力强度因子到达K1c时， 裂纹生长率迅速增加直至发生失稳断裂。
管线用厚钢板的应力腐蚀问题与预防措施
管线用厚钢板的应力腐蚀问题与预防措施在石油、天然气和化工工业等领域中，管线系统扮演着至关重要的角色。
为了保障管道的安全可靠运行，厚钢板是常见的管道材料之一。
然而，管线用厚钢板在长期使用过程中面临应力腐蚀问题，对管道的性能和寿命产生了影响。
本文将从应力腐蚀的机理分析、常见问题及其影响、预防措施等方面来讨论管线用厚钢板的应力腐蚀问题。
首先，让我们了解一下应力腐蚀的机理。
应力腐蚀是一种特殊的腐蚀形式，它是由于在介质中存在应力和腐蚀性物质的共同作用下引起的。
在管线使用过程中，由于外部环境和介质的影响，厚钢板中会受到各种应力的作用。
当介质中存在一定的腐蚀性物质时，应力和腐蚀性物质共同作用下，会导致管线表面的金属材料发生腐蚀现象，进而引起管道的损坏。
应力腐蚀对管道的影响是非常严重的。
首先，应力腐蚀会导致管道的机械性能下降。
在应力腐蚀作用下，厚钢板的内部应力会逐渐积累，降低了材料的强度和韧性。
这将直接影响管道的承载能力，增加了管道发生泄漏或破裂的风险。
其次，应力腐蚀还会引起管道的局部腐蚀和蚀坑形成，进而加速材料的疲劳开裂。
这些开裂往往发生在管道的应力集中区域，如焊缝附近，从而增加了管道失效的可能性。
针对管线用厚钢板的应力腐蚀问题，我们可以采取一系列的预防措施。
首先，合理选择材料是关键。
在设计和选择管线材料时，我们应根据介质的特性和管道使用条件来选取合适的厚钢板材料。
材料的抗应力腐蚀性能是非常重要的，特别是在存在腐蚀性介质的情况下。
其次，正确进行环境和介质的评估。
在管道施工前，应充分了解和评估管道所处的环境条件和介质特性。
这些评估结果为后续的防腐措施提供了依据。
其次，采取有效的防腐方法是必不可少的。
在厚钢板生产过程中，应加强材料的防腐处理。
例如，在表面处理过程中可以采用喷砂、除锈和热镀锌等方法，提高钢板的抗腐蚀能力。
此外，对于一些特殊介质条件下的管道，可以考虑采用内衬或外包覆的方式来增加管道的抗腐蚀性能。
内衬可以采用耐腐蚀涂层或合金钢制造的衬套管实现，而外包覆一般采用聚乙烯或环氧树脂等材料进行覆盖。
管道防腐 和PPT课件
➢ 外观——采用内窥镜或闭路电视——没有流淌、、皱纹、桔 皮、起泡、鱼眼等缺陷； ➢ 厚度——采用磁性厚度仪——一般不少于250μm。从湿态 防腐蚀考虑，防腐层的厚度不应少于400μm； ➢ 涂层漏点——采用电火花击穿检测或电阻检测。
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第七章 钢质管道内防腐技术
第二节 管道内防腐层
二、管道防腐层涂装技术 主要有溶剂型旋喷涂敷工艺、熔结环氧涂层涂敷工艺、薄膜
衬里工艺、水泥砂浆内衬工艺、连续涂敷工艺等。 溶剂型旋喷式涂敷工艺
➢该工艺适用于单根管材的工厂专用生产线上集中涂敷。涂料为 溶剂型涂料，底漆和面漆配套使用，一般是一道底漆和二至三道 面漆。
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第六章 埋地管道腐蚀与防护的综合分析与评价
（三）腐蚀与防护态势的分级和综合分析的原则
综合分析原则：
（1）防腐层技术状态的因素，主要依据参数是防腐层绝缘电阻。防腐 层的作用是第一位的。 （2）环境腐蚀因素，一般可作为第二位因素考虑。包括土壤腐蚀性和 原始管地电位两个因素。 （3）阴极保护的防护作用，作为第三位考虑。衡量阴极保护的效果， 不仅管地电位的指标要求达到标准，还要综合运行率、保护率等状况。
一、管体腐蚀损伤的分类
1）依据：以判断管体腐蚀程度为基础，结合是否采取措施， 什么措施，以及采取措施的迫切性。
2）分类：
分类（级别） 1 2 3 4 5
特征与结论 腐蚀程度轻，完全可以继续使用，无需修理 腐蚀程度不严重，尚能维持正常运行，加强监视，安排修补
腐蚀程度较严重，应考虑降压运行或修补 腐蚀程度严重，尽快降压运行，尽快维修 腐蚀程度很严重，已穿孔或视为穿孔，应立即修理更换
焊接结构焊接应力与变形及其控制ppt教材
图2-1-1 长板条中心加热和冷却时的应力与变形
2021/6/30
7
弯曲变形常见于焊接的梁、柱、管道等焊件。 图2-3-16 对接焊时的刚性固定 热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变的现象来达到松弛焊接残余应力的目的，同时还可改善焊接接头的性能。 其大小是以挠度f来衡量。 另外，焊缝在焊接结构中的位置、装配一焊接顺序、焊接方法、焊接电流及焊接方向等对焊接应力与变形也有一定的影响，下面着重 介绍几个主要因素。 对于一定的加载方式(应力状态)，当温度降至某一临界值时，将出现塑性断裂到脆性断裂的转变，这个温度称为脆性转变温度。 8．预防焊接结构脆性断裂的措施有哪些? 焊缝接头形式不同，其角变形的特点也不同。 如果在τmax 达到屈服点前， σmax先达到抗拉强度极限值，则发生脆断； 焊接瞬时应力和焊接热应力没有本质区别，当温差也随时间而变化时，热应力也是瞬时应力。 焊接变形和焊接应力是相互联系的，当焊件拘束较小时，焊件变形较大，而焊接应力却较小。
由于不锈钢的线膨图胀系2数-比1低-碳1钢大，故焊长后的板残余条变形中也比心低碳加钢大热。 和冷却时的应力与变形
a)原始状态
2021/6/Байду номын сангаас0
b)，c)加热时
d)，e)冷却时
8
(2)长板条一侧加热(相当于板边堆焊)引起的应力 与变形
如图2-1-2a所示，在一块材质均匀的钢板的上边 缘快速加热。假设钢板由许多互不相连的窄板条组成， 则各板条在加热时将根据温度高低而不同程度地伸长，
3．焊接应力与焊接变形
焊接变形及应力
焊接构件由焊接而产生的内应力叫焊接应力，焊接
结束后残留在焊件中的焊接应力叫焊接残余应力。由焊
接而引起的焊件形状或尺寸改变称为焊接变形。
管道焊缝的应力腐蚀及其控制
五、结论
通过上述几个方面的论证和比较，可以得出以 下结论。
（１）西气东输管道工程在一、二级地区采用空气 试压技术是可行的，安全方面有保障。
（２）在严重缺水地区采用空气试压费用节省，经 济性好。
（３）在西气东输管道工程西部严重缺水地区，所 有一级地区的管道应全部采用气压试验方法，二级 地区根据水源情况可以部分采用空气试压方法。
时向（ｈ
图１应力腐蚀断裂的特征曲线
一、应力腐蚀的条件
２、腐蚀介质与材料 应力腐蚀断裂只在一定的材料介质组合条件下
１、拉应力
才能发生，有时浓度很低的介质也会引发应力腐蚀
拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通 裂纹。一般情况下，介质的浓度越高，环境温度越 ＿ｐｐ口４ｑ自∽ｑ４、ｐ口ｏ－４ｈｏｑｍ、ｐ＿。ｐ－ｏ镕ｏ，口８∽＊ｎ、ｐｐ口‘＿。Ⅻ“ｐ。ｏｑ４ｐ，４０ｈ４Ⅶｍ、ｐｐ＠４ｐ＿￥口８ｑ４ｐ口９口＿·女Ⅷ４ｑ４ｂ＾ｐｄ。
皇 一
图２ ＷＸ５２管道钢母材及焊缝的ｏ。ｔ．图
从图２可以看出，随着作用应力的下降，断裂时 间延长。将１５０ ｈ仍未产生断裂的应力作为临界应 力腐蚀开裂应力（ａ。），则ＷＸ５２母材的临界应力腐 蚀开裂应力ｄ。一３４０ ＭＰａ；ＷＸ５Ｚ焊缝的临界应力 腐蚀开裂应力ｄ。一１７６ ＭＰａ。这一数据表明，管道 焊缝的临界应力腐蚀开裂应力比母材降低了近一 半，证明焊缝比母材的应力腐蚀开裂更为敏感，是油 气管道的薄弱环节，必须采取措施改善焊缝的成分 和组织。
管道安全性评定和剩余使用寿命的预测上产生偏
差。据统计，截止到１９９３年底，四ＪＩ『石油管理局输
气公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀事故７８
起，其中川Ｉ东公司的输气干线共发生硫化物应力腐
蚀破裂事故２８起，仅１９７９年８月至１９８７年３月间
焊缝应力腐蚀裂纹的原因分析及控制措施
压应力 ， 冷却时受热面收缩 承受拉应力 ， 应力 的大小与母 材和填充金 属的热物理性质有关 ， 与结构 的刚度有关。 也 在应力作用下， 会引起氢的聚集，成为裂纹诱发源。 （ ） 由于焊接接 头不 均匀 的组 织转 变 引起 组 织应 ３
形量等也是助长发生应力腐蚀裂纹 的因素 。
１ ．焊缝接头的应力来源
（ ）焊接接头存在着应力集 中，焊缝 接头的应力来 １
钢制球形储罐 ，其 储存物 从 中间产 品到半成 品 、成 品， 这种球罐 使用 两 三个月 后就 出现漏 气事 故。经 开罐 检 查， 发现其表面和内部均 出现裂纹。检查结果表 明 ，液
力。高强钢奥氏体分解 时 （ 出铁素体 、珠光体 、马 氏 析
是 由于碱的脆化作 用所致。对 于铆接结构装 置，往往 在 应力集中的铆钉孑处发生裂纹 ，铆钉 孔处的氢氧化钠 浓 Ｌ 度一般在 ３％以上。对于碳钢 ， ０ 碱液 浓度 在 １％ 一 ５ ０ ７％ 之间容易产生裂纹 。对于低 合金钢 ，在其焊接 区域易 发
这些裂纹主要发生在冷加工的封头或筒体的焊接部位附
幽
！ 至墨 ！塑 送 塑
ＷＷＷ． ｍｅｔ ｗｏｒ ｉ ｇ１９ ａ｜ ｋ ｎ ５０． ｒ ＣＯ ｎ
参曷度材料 ，冷加工或焊 接条件越 是恶 劣， 越容易发生应力腐蚀裂纹。
（）制定合理的焊接规范及热输入，控制冷却时 ５
阳极上有 ：Ｆ ＋Ｈ 一 ｝ｅ ＋Ｈ ２ ｅ Ｓ — Ｆ Ｓ ＋ ｅ
从而使铁 的电极 电位降低 ， 加速 阳极腐蚀过程 。
阴极上有 ：２ ＋ ｅ — ，ｔ Ｈ ２一 Ｈ
焊缝应力腐蚀裂纹的原因分析及控制措施
焊缝应力腐蚀裂纹的原因分析及控制措施王建【摘要】发生应力腐蚀时外观无变化,裂纹发展迅速且预测困难,对设备的安全运行带来了威胁,因而更具有危险性.本文介绍了应力腐蚀裂纹的特征、产生原因及防止措施.【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2010(000)010【总页数】3页(P61-63)【作者】王建【作者单位】陕西省质量技术监督局特种设备安全质量监督检测中心,西安710048【正文语种】中文随着石油、化工、制药、机械、建筑、造船及电力等工业的发展，要求焊接接构在腐蚀介质条件下能够长期稳定工作，与此同时，对应力腐蚀所造成的各类设备失效事故，越来越引起人们的重视。
如大桥钢梁在含硫化氢的大气中受应力腐蚀而断裂，飞机起落架因应力腐蚀而断裂，输油管路在含硫化氢的介质下受应力腐蚀而破裂等等。
据统计日本化工设备所发生的破坏事故，50%属于应力腐蚀破坏事故，我国的各类化工球罐发生的破坏事故40%也是属于应力腐蚀破坏事故。
自1938年发生比利时哈塞尔特的全焊空腹桁架桥破坏到1960年止，除船舶外，世界各地至少发生过40起引入注目的大型焊接结构破坏事故。
应力腐蚀裂纹是由于应力和腐蚀介质二者结合造成的。
所以，只要消除应力和腐蚀介质两者中的任何一个因素，便可以防止裂纹的产生。
引起应力腐蚀的条件有两个，一是应力，二是腐蚀介质。
金属或合金在拉伸应力的作用下，在特定的腐蚀环境中，材料虽然在外观上没有多大变化，没有产生全面腐蚀或明显变形，但却产生了裂纹，这种裂纹就是应力腐蚀裂纹。
应力腐蚀裂纹从表面看，裂纹的分布如同疏松的网状或龟裂的形式，多以横向裂纹出现；从内部看，其形态呈枯枝状、锯齿状；从断口形态看，断口表面与主应力方向垂直，断面较粗糙且呈放射状，无宏观塑性变形。
应力腐蚀与全面腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀不同，它有自己的显著特征。
产生应力腐蚀的金属材料主要是合金，纯金属较少。
引起应力腐蚀裂纹主要是拉应力，压应力虽然也能引起应力腐蚀，但并不明显。
压力管道的腐蚀与防护课件
(2)环境 ▪活性离子能破坏钝化膜，引发孔蚀。
一般认为，金属发生孔蚀需要Cl- 浓度达到某个最低值(临 界氯离子浓度)。这个临界氯离子浓度可以作为比较金属 材料耐蚀性能的一个指标，临界氯离子浓度高，金属耐 孔蚀性能好 。
▪缓蚀性阴离子
缓蚀性阴离子可以抑制孔蚀的发生。
学习交流PPT
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• pH值
在。液较当中宽p，H的 金﹥p属1H0孔值，蚀范随倾围PH向内值较，升小孔高。蚀，电孔位蚀E电b与位溶增液大p，H即值在关碱系性不溶大 •温度 温度升高，金属的孔蚀倾向增大。当温度低于某个温度 ，金属不会发生孔蚀。这个温度称为临界孔蚀温度(CPT) ，CPT愈高，则金属耐孔蚀性能愈好。
• 点蚀：坑孔直径小于深度； • 腐蚀的破坏特征 • (1)破坏高度集中 • (2)蚀孔的分布不均匀 • (3)蚀孔通常沿重力方向发展 • (4)蚀孔口很小，而且往往覆盖有固体沉积物，因此
不易发现 • (4)孔蚀发生有或长或短的孕育期(或诱导期)
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• 铝的点蚀现象
碳钢的点蚀现象
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• 流动状态
在流动介质中金属不容易发生孔蚀，而在停滞液体中容 易发生，这是因为介质流动有利于消除溶液的不均匀性， 所以输送海水的不锈钢泵在停运期间应将泵内海水排尽。
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第二节、压力管道的腐蚀的主要形式 及机理
• 防止点蚀的措施
1．改善介质条件：降低溶液中的Cl-含量，降低温度，提高pH ，使用缓蚀剂 （ 用于不锈钢的缓蚀剂有硝酸盐、铬酸盐、硫 酸盐和碱，最有效的是亚硫酸钠。 ） ；减少氧化剂(除氧、防 止Fe3＋及Cu2＋存在)，降低温度，提高pH值等。
• (3) 由差异充气电池引起的局部腐蚀，如水线腐蚀、缝隙腐 蚀、沉积腐蚀、盐水滴腐蚀等。
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皇
一
图2WX52管道钢母材及焊缝的o。t.图从图2可以看出,随着作用应力的下降,断裂时间延长。将150h仍未产生断裂的应力作为临界应力腐蚀开裂应力(a。,则WX52母材的临界应力腐蚀开裂应力d。一340MPa;WX5Z焊缝的临界应力腐蚀开裂应力d。一176MPa。这一数据表明,管道焊缝的临界应力腐蚀开裂应力比母材降低了近一半,证明焊缝比母材的应力腐蚀开裂更为敏感,是油气管道的薄弱环节,必须采取措施改善焊缝的成分和组织。
道钢缝应力腐蚀的控制合金元素、控制焊接工艺、控制介质因素等方法。指出适量加入合金元素可
提高管道焊缝的抗应力腐蚀能力。
主题词管道焊缝应力腐蚀分析控制方法
油气管道的应力腐蚀开裂往往起源于焊接接头区域,但在传统上,应力腐蚀开裂的研究工作主要围绕母材进行。管道焊缝的开裂有其特殊性,不同于管道的应力腐蚀开裂,如果忽视这一区别,将在油气管道安全性评定和剩余使用寿命的预测上产生偏差。据统计,截止到1993年底,四JI『石油管理局输气公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀事故78起,其中川I东公司的输气干线共发生硫化物应力腐蚀破裂事故28起,仅1979年8月至1987年3月间就发生12次硫化物应力腐蚀的爆管事故,经济损失超过700×104元“。。常,应力越大,发生开裂的时间越短,而小于某一应力值就不发生开裂,此应力值称为应力腐蚀的门槛值,见图1。
油气储运
2003年
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焊缝
图4
WX52钢母材及焊缝在硝盐介质中的
动电位极化曲线
二、焊缝应力腐蚀的因素
1、硬化层宽度
在管道焊接过程中,局部不均匀加热与冷却使母材、热影响区(HAZ和焊缝之间的组织形态和性能发生了变化,HAZ的硬度升高,应力腐蚀开裂的临界应力降低。对不均匀性试样(试样两侧材料为16Mn,中间夹层材料为4340钢得到了如图3所示的模拟试验图。3。
KfN‘眦n“2
图3da/dt—K关系曲线图
参考文献
1.BCH001—88长输管道施工和现场管道内部清理及试压。
2,ANSI/ASME B31.8糖气和配气管道系统,
(修改稿收到日期,2003一01—28
编辑:刘誊阳
第22卷第l】期陈居术等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制
高,就越容易产生应力腐蚀裂纹。
材料的成分和组织状态对应力腐蚀的敏感性有很大影响。纯金属是不会发生应力腐蚀开裂的,但随着杂质的增加,应力腐蚀的敏感性加大。材料的晶粒越粗大,应力腐蚀的敏感性也越大。高强度钢的应力腐蚀敏感性较高,易发生应力腐蚀开裂。
油气储运2003正
管道焊缝的应力腐蚀及其控制
陈居术’孙新岭张涛龙军
(中国人民解放军后勤工程学院
陈居术孙新岭等:管道焊缝的应力腐蚀及其控制,油气储运,2003,22(1142~45。
摘要通过研究管道焊缝应力腐蚀的规律,发现焊缝比母材具有更高的应力腐蚀敏感性,焊
缝硬化层越宽,对应力腐蚀越敏感,工作温度越商,应力腐蚀敏感电位区间就越宽。介绍了控制管
2、工作温度
动电位扫描法是一种模拟电池法,用来确定应力腐蚀敏感电位区间。用动电位扫描法得到了WX52钢母材和焊缝在25℃、40℃和90℃硝盐水溶液中的动电位极化曲线,见图4。3。从图4中看到,根据Parkins提出的评定准则,WX52钢在25℃硝盐水溶液中的快速扫描极化曲线值低于其慢速扫描极化曲线值,说明该管道钢无论是母材还是焊缝.在此温度下都没有应力腐蚀倾向。但40℃时的极化曲线值上升很快,而母材变化不大,表明焊缝的电化学影响大于母材,易引起电位升高。随着温度继续升高,无论母材还是焊缝,敏感电位区问都在扩大,在升到90℃时,焊缝的敏感电位区间为760~1140 mV。母材的敏感电位区间为760~950mV,焊缝的敏感电位区间比母材的宽,说明温度对敏感电位区间有影响。因此,温度的变化可以改变输气管道的抗应力腐蚀开裂能力,且对焊缝的影响更大。这是由于温度升高,H。s在水中的溶解度降低,而氢的扩散速度加快。这两个相反的综合作用产生了应力腐蚀极值点,而焊接过程使焊缝组织晶粒增大,晶界发生严重偏析,导致敏感电位区间进一步增大。
五、结论
通过上述几个方面的论证和比较,可以得出以下结论。
(1西气东输管道工程在一、二级地区采用空气试压技术是可行的,安全方面有保障。
(2在严重缺水地区采用空气试压费用节省,经济性好。
t400016.重庆市大坪长江二路147号÷电话t(02368756473。
(3在西气东输管道工程西部严重缺水地区,所有一级地区的管道应全部采用气压试验方法,二级地区根据水源情况可以部分采用空气试压方法。
3、焊缝的台金元素含量
低碳低合金钢焊缝金属的应力腐蚀,除受焊接工艺参数的影响外,很大程度上还受其自身显微组织的影响。例如,低合金高强度钢的应力腐蚀倾向大体按金相组织的排序而递增,即球状珠光体一500℃回火马氏体一层片状铁索体和珠光体一马氏体。通过在WX52管道钢焊缝中渗入微量Ti、B、稀土Y等合金元素,得到了添加合金元素后焊缝“一t,图。3和快速、慢速扫描极化曲线。3,见图5和图6。从图中看出,舔加合金元素后,焊缝的临界应力腐蚀开裂应力“=254MPa比未加合金元素时临界应力腐蚀开裂应力“一176MPa大大提高了。当介质温度为90℃时,焊缝敏感电位区间640~950mV
由图3可见,当应力强度因子K相同时,中间夹层宽度^越大,则da/dt越大,裂纹扩展速度加快。由于力学不均匀性的影响,硬夹层较窄的不均匀体,因裂纹尖端受硬夹层两侧软区屈服的影响,将产生更大的塑性变形,从而产生更强的陷阱效应,使得氢向硬区金属中的扩散距离增加,扩散阻力更大,裂尖附近弹塑性交界处的氢聚集吏为缓慢,裂尖金属产生足以导致裂纹扩展的脆化所需的时间更长。
时向(h
图1应力腐蚀断裂的特征曲线
一、应力腐蚀的条件2、腐蚀介质与材料
应力腐蚀断裂只在一定的材料介质组合条件下
1、拉应力才能发生,有时浓度很低的介质也会引发应力腐蚀
拉应力是发生应力腐蚀开裂的必要条件。通裂纹。一般情况下,介质的浓度越高,环境温度越_pp口4q自∽q4、p口o-4hoqm、p_。p-o镕o,口8∽*n、pp口‘_。Ⅻ“p。oq4p,40h4Ⅶm、pp@4p_￥口8q4p口9口_・女Ⅷ4q4b^pd。