埋地管线钢发展史.doc

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1、埋地管线钢的应力腐蚀开裂：测试技术的发展历史摘要在20卅纪60年代中叶，外应力腐蚀开裂（SCC）是第一个报导的埋地管线问题，这种失效模式对管线钢T业造成了持续的全而的挑战。为了应对这种挑战,管线钢工业集资支持实验室开裂重现的研究，来获得对于控制耍素的更好的理解，发展解决开裂的方法。本文旨在回顾实验室研究所用的测试技术的发展历史。所讨论的技术包括：慢应力速率技术、锥形拉伸实验技术、恒位移速率拉伸实验技术以及预制试样的循环载荷拉伸实验技术和一些电化学测试技术。关键词：应力腐蚀开裂；埋地管线；应力腐蚀

2、开裂测试技术；慢应变速率；断裂机制；电化学简介第一次外部应力腐蚀开裂事故发生在20世纪60年代中叶，天然气管线的失效，从那以后，许多失效事故接连发生。现在了解到有两种应力腐蚀开裂机制，也就是高pH应力腐蚀开裂（也称为典型应力腐蚀开裂）和近中性pH溶应力腐蚀开裂（也叫低pH应力腐蚀开裂）。两种SCC形式的一个特征是叩在的数以百计的纵向表面纵裂纹在管体连接起来，形成长的浅缺陷。断口表面都覆盖着黑色的磁铁矿或碳酸铁片。在高pH值SCC的情况下，开裂都是晶间开裂并且没有证拯表明均匀腐蚀与开裂有关系。导致

3、这种开裂的最可能的环境因素是碳酸盐■碳酸氢盐溶液的富集。高pH的开裂环境可在实验室采用INNa2CO3-lNNaHCCh模拟，pH值可达9.5。近中性pH的SCC通常是穿晶断裂（准解理断裂）并且与裂纹面腐蚀有关，在某些情况下，也与管道外表面有关。这种形式的开裂发生在近中性pH值（6

4、整性威胁，企业岀资在实验室重现开裂来获得控制耍素的更好理解，发展减轻开裂的方法。为了达到这些H标，很有必要优化现有的测试技术和发展新的测试技术。在某些情况下，这些发展了的测试技术后來被用于研究其它合金环境中的应力腐蚀开裂。本文旨在回顾这些测试技术的发展历史。耍讨论的技术包括：慢应力速率技术、动态拉伸实验技术、恒位移速率拉伸实验技术以及预制试样的循环载荷拉伸实验技术和一些电化学测试技术。实验室测试技术金属发生see必须同时满足三个条件。冶金技术必须对see敏感，必须有一个有效的开裂环境，金属中的拉

5、应力必须达到导致开裂的有效数量级。大部分实验室测试技术用来研究see來重现三个要素，在一个可能导致开裂的环境中，涉及测试试样的机械载荷。在本文中，上诉均归为力学测试技术。在某些情况下，只研究开裂过程中的环境或者电化学因素是可取的，或者筛选能够增效的后备环境因素。在本文中，这类技术称为电化学测试技术。这两类测试技术的更多细节如下文所诉。力学测试技术慢应变速率测试技术：在埋地管线的外应力腐蚀开裂发现Z前，低强度钢的儿个有效的开裂环境已经被证实。其中包括腐蚀剂、硝酸盐、磷酸盐。在足够产生裂纹的浓度中，

6、管线表面没有检测到这一类。在那时，碳酸盐•碳酸氢盐对管线钢来说还不是公认的裂化剂，急需测试技术来筛选可能导致开裂的环境。基丁剥离涂层下获得的电解液溶液现场测试來筛选候选环境。慢应变速率测试技术被挑选为监测过程的技术，最近该技术由Parkins和他的同事发展起來了。在该项技术的支持下，从管线钢上经过机械加工所得光滑闘柱拉伸试样在可能的开裂环境溶液中变形直金断裂。试样通常是沿着管线的纵向加工的。试样通常是10〜20cm(4~8in),标距长度大约2.5cm(lin)和标距直径为3〜5mm(l/8~3

7、/16in)。测试一般以10「唧〜IOS"应变速率进行。在测试中，应变速率以外的参量，包括试样电化学电位和测试温度，都是控制的。试样的电化学电位被设定为模拟管线■土壤的电位。试验过程中，记录载荷和延伸长度，还有断裂延伸长度、最大载荷和由此决定的最大应力。根据测试，试样的断面收缩率可测量并且记录。在某些情况下，断口表面会由扫描电镜检测，SCC最大深度也可测得。更为典型的，断裂试样的一-端准备磨制金相和检测二次裂纹的深度。深度除以总的断裂时间来获得伪开裂速率。开裂速率就是指的是伪开裂速率，因为测试屮

8、裂纹真正开始形成的时间不能精确知道。裂纹开始形成的时间就是试验开始的时间这一假说是不保守的，因为这也许不是真的情况，一个更精确的裂纹形成时间将会显示出更高的开裂速率。一个对于裂纹发生更合理的估计是测试中达到屈服丿应力的时候。慢应变速率测试技术对于筛选开裂环境是很有效的，对于确定埋地管线的典型SCC的可能的开裂环境是十分基础的；碳酸盐■碳酸氢盐环境。由于对开裂电化学电位的高度独立性，许多对于给定温度和电解液成分测试耍求精确识别儿种最严重的电位。在某些情况下，电化学技术先于慢应变速率测试进行来确定开