管道焊缝的应力腐蚀及其控制

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1、万方数据油气储运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(11)42～45。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

2、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。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

3、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。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(023

4、)68756473。(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。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／ASMEB31．8糖气和配气管道系统，(修改稿收到日期，2003一01—28)编辑：刘誊阳万方数据标准分享网www.bzfxw.com免费下载第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

5、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。焊接过程使焊缝形成了独特的组织特征，又不可避免地产生残余应力，这些都为应力腐蚀开裂提供了条件，因为焊缝与母材在抗应力腐蚀开裂方面存在差别。米运卿”1等人通过WX52管道钢母材及焊缝的恒载荷拉伸试验，得到了如图2所示的d。一f，图。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

6、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。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

7、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。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