X80管線鋼焊接管道應(yīng)力腐蝕和斷裂安全評定研究.pdf

1、應(yīng)用動電位掃描技術(shù)，測試了X80管線鋼及焊接接頭在模擬土壤介質(zhì)(高pH值0.5mol/L NaHCO3+1mol/L Na2CO3溶液和近中性pH值NS4溶液)中的極化曲線，分別考慮離子濃度、掃描速度、測試區(qū)域?qū)O化曲線的影響，研究了XS0管線鋼及其焊縫在典型模擬土壤介質(zhì)中電化學腐蝕行為。 采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗(SSRT)和掃描電鏡觀察研究X80管線鋼及焊接接頭在上述兩種典型土壤介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕行為。在0.5mol/L Na2

2、CO3+1mol/LNaHCO3溶液中試樣斷口形貌在陰極電位條件下呈準解理斷裂，在自腐蝕電位和陽極電位條件下，試樣斷口主要是韌性斷裂。在NS4溶液中施加陰極電位時，SEM斷口形貌呈穿晶準解理斷裂，具有明顯的應(yīng)力腐蝕特征。施加陽極電位時，斷口形貌為典型的韌性斷裂，斷口處存在大量的韌窩。兩種溶液中SSRT試驗結(jié)果均表明，隨著外加電位的負移，斷裂時間、斷面收縮率、應(yīng)變量都明顯變小，X80管線鋼及焊接接頭的SCC敏感性增加。施加相同外加電位時，

3、焊接接頭較母材的應(yīng)力腐蝕敏感性增加，其斷裂位置全部落在焊縫或HAZ處。 制作楔形張開加載(WOL)試樣，在硫化氫介質(zhì)中進行恒位移應(yīng)力腐蝕試驗，分別測得母材、焊縫和熱影響區(qū)的臨界應(yīng)力強度因子KISCC和裂紋擴展速率da/dt。實驗結(jié)果表明，熱影響區(qū)的KISCC最小，裂紋擴展速率最大，具有較差的抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力。通過對X80管線鋼焊接接頭的金相顯微組織、斷口形貌觀察以及硬度測試，分析了X80管線鋼SSCC性能的影響因素。并對WO

4、L試樣進行了有限元分析，得到裂紋尖端應(yīng)力場分布和氫濃度的分布特征。應(yīng)力腐蝕試驗結(jié)果與有限元數(shù)值分析結(jié)果相互驗證。 建立了X80鋼管道焊接移動熱源的三維有限元計算模型，以瞬態(tài)溫度場分析為基礎(chǔ)，考慮材料物理性能參數(shù)與溫度非線性關(guān)系，利用SYSWELD程序進行了焊接溫度場和焊接應(yīng)力場的數(shù)值模擬，分析了相變及焊接線能量對管道內(nèi)外表面的環(huán)向及軸向應(yīng)力的影響規(guī)律。 以“合于使用”為原則，根據(jù)BS7910評定標準，在測試X80管線鋼及