鎮(zhèn)海在役儲運(yùn)管道H-,2-S應(yīng)力腐蝕特性研究.pdf

1、石油儲運(yùn)管道是石油工業(yè)普遍使用的管道，特點(diǎn)是分布廣，數(shù)量大，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方式已不能滿足目前所需。基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)(RBI)是一種新興的替代方式，而我國的管道情況與國外在各個(gè)方面存在較大的不同，單純套用國外的管道的腐蝕數(shù)據(jù)庫對于風(fēng)險(xiǎn)評估的結(jié)果存在較大誤差。本文針對這種情況，對于鎮(zhèn)海煉化的儲運(yùn)管道進(jìn)行硫化氫應(yīng)力腐蝕研究，為課題“風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)在壓力管道檢驗(yàn)中的應(yīng)用”提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 本文首先對鎮(zhèn)海儲運(yùn)管道進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，確定了儲運(yùn)管

2、道應(yīng)力分布情況以及不同載荷對應(yīng)力分布結(jié)果的影響。應(yīng)力分析結(jié)果表明：鎮(zhèn)儲管道的操作溫度普遍較低，因此溫度載荷對整個(gè)管道應(yīng)力分布的影響比較小，只在與設(shè)備的連接處或閥門處由于約束的影響比較大，可不作為重點(diǎn)關(guān)注的載荷；鎮(zhèn)儲管道的操作壓力普遍不高，在此情況下，內(nèi)壓對應(yīng)力分布的影響有限；對應(yīng)力分布數(shù)值影響最大是管道重力載荷，尤其是在支吊架布置不合理的情況下更為明顯，因此應(yīng)特別關(guān)注。 為有效評價(jià)鎮(zhèn)儲管道的應(yīng)力腐蝕性能，采用改進(jìn)型(WOL)試樣

3、加載實(shí)驗(yàn)測定了20＃鋼管的H<,2>S腐蝕環(huán)境應(yīng)力腐蝕臨界強(qiáng)度因子K<,ISCC>。對于20＃鋼而言，它屬于低強(qiáng)度鋼，σ<,S>較低，若滿足線彈性要求及平面應(yīng)變條件，則需要的試樣厚度較大。對于無法滿足尺寸要求的板材，無法由實(shí)驗(yàn)得到滿足全部條件的真實(shí)的K<,ISCC>值，可通過K<,ISCC>上下限原理來確定K<,ISCC>的范圍。在確定K<,ISCC>下限的情況下，通過對管道實(shí)際應(yīng)力分布情況的分析計(jì)算，利用ASME Code應(yīng)力強(qiáng)度方程

4、得到管道在不同應(yīng)力條件下的臨界裂紋尺寸的下限值。 為進(jìn)一步全面評價(jià)實(shí)際在役管道的H<,2>S應(yīng)力腐蝕性能，本文對實(shí)驗(yàn)對象、環(huán)境、方案等進(jìn)行了系列探索與嘗試。以一根運(yùn)行周期為12年后退役的實(shí)際管道為研究對象，通過特別設(shè)計(jì)的加載裝置對管道試件進(jìn)行加載，在加載前后分別使用靜態(tài)應(yīng)變儀和X射線應(yīng)力儀測試加載前后和加載過程中的應(yīng)力值。通過加載裝置造成的應(yīng)力場與鎮(zhèn)儲實(shí)際管道應(yīng)力分布情況相一致，可代表下列應(yīng)力情況：①焊縫處的殘余應(yīng)力-模擬實(shí)際焊

5、接情況；②加載點(diǎn)-模擬管道中存在的應(yīng)力集中情況；③正常應(yīng)力分布-膜應(yīng)力與彎曲應(yīng)力。 將加載后的試件浸泡在不同濃度的H<,2>S水溶液中，進(jìn)行較長時(shí)間的試驗(yàn)，定期觀察裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展情況，解剖結(jié)束后將試件在焊縫及母材的內(nèi)外表面取樣，通過管道試樣浸泡前后的金相檢驗(yàn)來評價(jià)管道的H<,2>S應(yīng)力腐蝕敏感性。結(jié)果顯示：對于管道試樣的焊縫和母材處，經(jīng)過不同實(shí)驗(yàn)周期和濃度的應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)，所有的樣品的內(nèi)外表面均未出現(xiàn)穿晶腐蝕、沿晶腐蝕及微裂紋，