深海用X70管線鋼焊接接頭耐蝕性研究.pdf

1、管線運(yùn)輸由于其經(jīng)濟(jì)、安全、高效逐漸成為油氣運(yùn)輸?shù)氖走x方式。國(guó)外深海管線運(yùn)輸自1954年美國(guó)在墨西哥灣建立的第一條海底管道以來(lái)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)管線鋼起步較晚。全長(zhǎng)261 km的南海荔灣氣田是我國(guó)首個(gè)深海油氣項(xiàng)目，本文研究的深海用X70管線鋼外徑達(dá)691 mm，管壁厚40.5 mm，用于3500 m深海，在壁厚和服役深度上均達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。深海用管線鋼向著厚壁化、高鋼級(jí)、大變形、微合金化方向發(fā)展。腐蝕容易導(dǎo)致材料的失效，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的巨大

2、損失及安全隱患。深海管線長(zhǎng)期處于低溫高壓的復(fù)雜多變環(huán)境，對(duì)管線鋼的耐蝕性要求較高，本文主要通過(guò)鹽霧腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)、失重試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)對(duì)3500m深海用X70管線鋼焊接接頭的腐蝕行為進(jìn)行研究。
　　對(duì)厚規(guī)格X70管線鋼焊接接頭進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))，通過(guò)金相顯微鏡、掃描電鏡對(duì)腐蝕產(chǎn)物形貌進(jìn)行觀察，采用EDS、XRD對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行面掃描和物相分析。結(jié)果表明，鹽霧腐蝕過(guò)程先發(fā)生點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕逐步發(fā)展成全面腐蝕。C

3、l-引起點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。腐蝕產(chǎn)物成分均勻，主要由鐵的氧化物、氯化物和氫氧化物組成。腐蝕速率隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)變緩慢，腐蝕過(guò)程中Cl-易穿過(guò)外層疏松的腐蝕產(chǎn)物與基體發(fā)生反應(yīng)，而最內(nèi)層致密的腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步擴(kuò)散起到阻擋作用，減緩了反應(yīng)速率，提高了耐蝕性。
　　對(duì)3500m深海用X70管線鋼基體與焊接接頭在不同溫度和不同應(yīng)變速率下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)分析其應(yīng)力腐蝕行為，通過(guò)掃描電鏡觀察其斷口形貌，通過(guò)EDS分析其斷口成分，

4、通過(guò)慢拉伸曲線分析其斷裂行為，闡述了應(yīng)力腐蝕機(jī)理，對(duì)深海用管線鋼服役使用具有參考意義。結(jié)果表明，基體和焊接接頭在3.3×10-6 s-1和1.0×10-6 s-1這兩種應(yīng)變速率下的應(yīng)力腐蝕傾向都不明顯。溫度對(duì)基體和焊接接頭的應(yīng)力腐蝕影響不明顯。
　　通過(guò)浸泡試驗(yàn)、失重試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)對(duì)深海用厚規(guī)格X70管線鋼焊接接頭各區(qū)域耐蝕性進(jìn)行研究，通過(guò)XRD分析其鈍化膜的組成，通過(guò)掃描電鏡觀察其顯微組織。結(jié)果表明，焊縫的耐蝕性最優(yōu)，自腐蝕電

5、位最高，熱影響區(qū)耐蝕性次之，自腐蝕電位介于焊縫和近熱基體之間，近熱基體耐蝕性最差，自腐蝕電位最負(fù)，且對(duì)于相同區(qū)域，內(nèi)焊的耐蝕性優(yōu)于外焊。內(nèi)層Fe3O4形成致密的鈍化膜能有效減緩反應(yīng)的進(jìn)行，外層疏松的腐蝕產(chǎn)物Fe2O3、FeOOH、Fe(OH)3對(duì)基體無(wú)保護(hù)作用。焊縫處微觀組織多為晶內(nèi)形核鐵素體，M-A島細(xì)小均勻，耐蝕性最好；熱影響區(qū)組織梯度變化最大，M-A島組元粗大，耐蝕性次于焊縫；近熱基體由鐵素體和貝氏體組織，貝氏體呈島狀分布，耐蝕性