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《抗H-2S石油专用管材的成分优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第23卷第1期机 械 工 程 材 料Vol.23No.11999年2月MaterialsforMechanicalEngineeringFeb.1999抗H2S石油专用管材的成分优化3张旺峰 朱金华 (西安交通大学金属材料强度国家重点实验室 陕西西安710049)摘 要 通过五种国产石油专用管材的HIC、SSCC的分析研究表明,低碳锰钢管材中Mn、P、S元素对HIC、SSCC起主要作用,且Mn、P含量还影响到带状组织;并提出了抗H2S石油专用管材的优化成分范围。主题词 低合金钢 氢脆 应力腐蚀 输油管CompositionOptimizationofAnti-H
2、2SSpecializedPetroleumPipeSteelsZhangWangfengZhuJinhua(Xi’anJiaotongUniversityXi’anShanxi710049PRC)AbstractThebehaviorofHydrogenInducedCracking(HIC)andSulfideStressCorrosionCracking(SSCC)forfivekindsofdomesticspecializedpetroleumpipesteelwasinvestigated.TheresultsshowthatMn、PandSelem
3、entshaveplayedanimportantroleinHICandSSCC,andaffectedband2structure.Therangeofoptimizingcompositionforspecializedpetroleumpipesteelofanti2H2Sisprovided.泡结束后的裂纹检查、HIC评价均按GB8650_881 引 言规定进行,HIC评价用裂纹长度率CLR和裂纹宽度碳钢或低合金钢暴露于含H2S的环境介质中,率CTR。因腐蚀而产生的氢侵入钢中,会引起氢致开裂2.2.2SSCC试验[1](HIC)。在钢的表面可看到氢鼓泡
4、(HB),在应力作SSCC的评价采用两种方法即ShellType法[1]用下还会发生硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。由于和NACE拉伸试验,试验条件同表2。ShellType法HIC和SSCC引起管道早期失效甚至导致恶性事故用三点弯曲加载,置于NACE溶液+H2S中200～发生,因此开发抗H2S的管材自然成为研究的重要500h后取出。判断有无开裂。用Sc值来评价。试样课题之一。基于资源及经济等方面的原因,从强度等为小长条形,中间部位开两个直径为0.7mm的小综合性能考虑,我国石油专用管中的套管和输送管孔以产生应力集中,见图1。通过下式计算Sc:趋于使用低碳锰钢。
5、为此,本文研究了五种国产石油Sc=2(S+RT)ön管材用钢的HIC和SSCC,为抗H2S管材的成分优式中 Sc—临界应力值,MPa;S—应力值,MPa;化提供了理论依据。R—常数,48;T—开裂时取-1,无开裂时取+1;n—试样数量。2 试验材料及方法NACE拉伸试验采用恒载静拉伸,可参照2.1 试验材料NACE标准TM0177290,ItemNo.53040,试验条件试验材料为国产石油输送管M1、M2、M3及套同表2,以不同应力下的断裂时间为坐标轴作图,以管M4、M5。母材为控制轧制工艺后的轧制态,组织720h不断裂的应力作门槛值Rth,试样为<4mm×为铁
6、素体+少量珠光体,其化学成分见表1。40mm的光滑试样。2.2 试验方法3 试验结果2.2.1HIC试验输送管为螺旋焊管,套管为直焊管,取样制样均3.1HIC结果按GB8650_88的规定制取。试样浸泡于NACE溶按GB8650_88检查五种材料试样的裂纹,并液+饱和H2S中,浸泡时间96h。试验条件见表2。求得CLR和CTR与Mn、P含量的关系见图2～4。H2S气体通过FeS+2HCl→FeCl2+H2S制得。可见CLR、CTR随Mn、P含量的增加而增大。在其中NACE溶液为5%NaCl+0.5%CH3COOH。浸Mn≤1.3%,P≤0.016%时,CLR、C
7、TR均很小。组织分析表明,组织中未发现片状MnS夹杂物,M1、3男 33岁 博士研究生M4的组织为铁素体+少量珠光体,但未形成带状1998204207收到初稿 1998206215收到修改稿组织;M2中有部分带状组织;M3、M5中存在明显·33·©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.张旺峰等:抗H2S石油专用管材的成分优化表1 试验材料的化学成分,%材料CSiMnPSTiCuNiVNbREM10.070.261.140.0160.0060.010.03--0.040.027M
8、20.070.271.2
