X90管道钢在NS4溶液中的电化学腐蚀行为

由于油气管道敷设于地下,在敷设过程中管道会经过不同的地区,从而遭受不同程度的腐蚀,严重的可能导致管道开裂,造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此,开展管道钢在模拟土壤环境中的电化学腐蚀行为研究,对于保证油气管道的安全运行具有重要的意义。为此,采用电化学阻抗技术(EIS)和动电位极化测试技术,研究了X90管道钢直缝焊管母材和焊缝在近中性模拟土壤溶液(NS4)中的电化学腐蚀行为。结果表明:1在NS4溶液中,X90管道钢具有典型的阳极溶解特征,没有钝化现象;2母材的热力学稳定性高于焊缝的热力学稳定性;3在-850 m V极化电位下对母材和焊缝试样进行不同时间的极化,随着极化时间的延长,材料的极化电阻增加,腐蚀电流密度下降,材料的耐蚀性增加且母材的耐蚀性优于焊缝。     

X90管线钢母材和焊缝在近中性模拟溶液中不同加载电位下的应力腐蚀行为

X90是继X80和X100管线钢后开发的新一代管线钢,已成为国内外研究的新热点。为了深入了解加载电位对X90管线钢土壤应力腐蚀行为的影响,采用电化学测试和慢应变速率拉伸试验(SSRT)的方法研究了X90管线钢直缝焊管母材和焊缝在近中性模拟溶液(NS4)中不同加载电位下的应力腐蚀行为,应用扫描电子显微镜(SEM)对其断口形貌进行了观察,分析应力腐蚀行为的机理。研究结果表明:(1)NS4溶液中的X90管线钢直缝焊管母材、焊缝的极化曲线均表现为阳极溶解特征,无活化—钝化现象;(2)X90管线钢直缝焊管母材和焊缝在NS4溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性,随着加载电位的负移,用延伸率的损失率和断面收缩率的损失率表示的应力腐蚀敏感性指标先减小后增大,焊缝的应力腐蚀敏感性大于母材的应力腐蚀敏感性;(3)X90管线钢直缝焊管母材和焊缝在NS4溶液中的应力腐蚀开裂行为存在以下3种机制——外加电位为EOCP的阳极溶解机制、外加电位为-850 mV的阳极溶解+氢脆机制、外加电位为-1 000 mV和-1 200 mV的氢脆机制。结论认为,该研究成果可以为X90管线钢的大规模使用提供技术支撑和理论依据。     

X80管线钢管在5%NaCl+0.5%醋酸溶液中的腐蚀行为研究

应用动电位极化、电化学阻抗谱和浸泡试验方法研究了X80管线钢管母材和焊缝试样在5%NaCl+0.5%醋酸溶液中的腐蚀行为。结果表明,焊缝试样的开路电位较母材负移,在电化学腐蚀过程中,母材和焊缝区的腐蚀过程受活化极化控制,焊缝区具有较高的腐蚀速率。母材和焊缝的电化学阻抗谱均具有两个时间常数,母材极化电阻值大于焊缝区。在浸泡试样中,随着浸泡时间的延长平均腐蚀速率逐渐下降,但焊缝区产生严重的选择性腐蚀现象。     

微电极扫描法对HFW焊缝沟槽腐蚀敏感性研究

针对目前HFW 焊管沟槽腐蚀检测评价存在的取样困难、试验周期长、无法获得腐蚀过程中的电化学特性等问题,采用扫描振动电极技术(SVET),在不接触样品表面的情况下,检测试样不同部位的腐蚀电流密度,并依此表征焊缝沟槽腐蚀的敏感性.微电极扫描法与直接浸泡法相比,两者试验结果基本吻合,该方法可作为HFW焊缝沟槽腐蚀评价的一种有...     

集输管线用抗H2S腐蚀低锰X65MS焊管的开发

为满足含H2S介质油气集输管线用钢管的使用要求,采用w(Mn)=0.25%~0.5%抗H2S腐蚀卷板,通过成型和焊接工艺研究,成功开发出了低锰X65MS钢级HFW/螺旋/直缝抗H2S腐蚀用焊管,并对试制钢管进行了力学性能测试及HIC、SSCC试验。力学性能检测结果显示,HFW/螺旋/直缝焊管0℃下焊缝冲击功均大于80 J,且具有优异的焊缝低温韧性和抗弯性能,管体最高硬度仅239HV10;HIC试验结果显示,3种焊管管体和焊缝的CSR、CLR、CTR均为0;SSCC试验结果显示,3种焊管管体和焊缝试样在分别加载72%Re L和90%Re L载荷下,母材和焊接接头均未出现裂纹或断裂,表现出了良好的抗酸性。研究结果表明,开发的低锰X65MS钢级HFW/螺旋/直缝抗H2S腐蚀用焊管,完全可以在含H2S的油气输送中安全服役。     

HFW焊管焊缝熔合线宽度的控制

为了合理地控制HFW焊管焊缝熔合线的宽度,提高焊管产品的焊接质量,以某规格3个钢级（B/X52/X60）高频焊管为例,按照API SPEC 5L及GB/T 9711的相关要求对焊缝性能进行了检测,分析了焊管母材化学成分对焊缝熔合线宽度及产品性能的影响。结果表明,HFW焊缝熔合线宽度随管线钢含C量下降而减小;对于焊接管线管,中部熔合线尺寸fn=0.02～0.08 mm,f0 /fn=1.9～2.3,有利于预防加热不充分导致的不良焊接,也利于氧化物正常排出,从而保证HFW焊管产品的质量。     

3Cr钢高频焊管性能试验研究

对试制的3Cr钢高频焊管进行了金相分析、力学性能测试、沟槽腐蚀敏感性试验以及常温常压腐蚀试验。结果表明,焊缝金属流线升角及熔合线宽度控制合理,焊缝、热影响区及母材组织均以铁素体和贝氏体为主,且母材组织中有少量M/A组元;管材在具有较高强度的同时具有良好的塑性;焊缝沟槽腐蚀敏感性低于1.3,管体母材常温、常压腐蚀试验,腐蚀速率为0.118 mm/a,腐蚀产物呈颗粒状分布于试样表面。     

某X80钢级CO2输送管道断裂事故调查分析情况介绍

2020年发生在美国密西西比州的一起CO₂管道断裂事故,引发对CO₂管道安全的广泛关注。该管道于2009年投产,输送超临界态CO₂,最高设计压力14.9 MPa,管径610 mm,采用API 5L PSL2 X80 HFW钢管,是目前钢级最高的超临界态CO₂长距离输送管道。该事故是大雨造成事故地点上游土壤移动引起管段轴向应变过大导致环焊缝失效,调查未发现钢管母材和环焊缝缺陷,母材和环焊缝性能均满足当时标准要求,但调查结果也显示环焊缝强度低于母材。编译并汇总了美国管道和危险品安全管理局(PHMSA)发布的事故调查报告及有关重要信息,介绍了事故调查采用的根本原因分析步骤及主要内容、分析结论、管道重新启用情况及CO₂管道安全的工作措施等,供国内管道行业从业人员参考。     

X80钢在土壤模拟液中的腐蚀行为研究

在鹰潭和库尔勒土壤模拟液中,利用失重法研究了原始态、正火态和调质状态下的x80管线钢的腐蚀行为,并对原始态试样进行了极化曲线测量。失重试验表明：不同组织的X80钢在鹰潭和库尔勒两种土壤模拟溶液的腐蚀速率随着时间先降低再趋于平稳,都在腐蚀初期出现最大腐蚀速率;X80钢在库尔勒土壤模拟液中的腐蚀速率要高于在鹰潭土壤模拟液中的腐蚀速率。极化曲线表明：原始态X80钢在两种土壤模拟溶液中都属于典型的活性溶解。在库尔勒土壤模拟溶液中,X80钢的自腐蚀电位更负,电流密度大,腐蚀速率高。     

X100管线钢环境致裂敏感性评估

对X100管线钢母材及模拟焊缝热影响区（HAZ）的显微组织环境致裂（EAC）敏感性进行了研究分析,在75 ℃温度下的1%NaHCO₃+0.5%NaCO₃溶液中进行慢应变速率试验,试验电位为－500～－1 100 mV,对比得到X100管线钢与模拟焊缝热影响区显微组织的敏感性。结果表明,热处理影响管线钢对环境致裂的抵抗力。阳极电位的应力腐蚀开裂是晶间开裂,当靠近－890 mV的自然腐蚀电位时变为穿晶开裂。晶间应力腐蚀开裂比穿晶应力腐蚀开裂发生的电位偏向阳极,阴极电位穿晶氢脆的增长率高达1.4×10^-5 mm/s,二次开裂较少。     

HFW焊管热张力减径前后的压扁试验结果分析

采用高频焊（HFW）+热张力减径新工艺（简称SEW工艺）试制石油套管管坯,在热张力减径前后分别取样进行压扁试验。试验结果表明,HFW管经过热张力减径后,压扁试验全部合格,即使试样压扁至内壁贴合时,焊缝有微小裂纹的试样也很少;这说明焊缝的塑性变形能力显著改善,达到了焊管无缝化的目的。     

非金属夹杂物对HFW焊管质量的影响

介绍了热轧卷板中的非金属夹杂物的来源、种类及验收标准,研究了非金属夹杂物对HFW焊管质量的影响。研究结果表明,热轧卷板中的非金属夹杂物是形成HFW焊缝钩状裂纹的主要原因;在对焊缝进行超声波检测时,焊缝附近的母材夹杂物是造成探伤降级的原因之一;焊缝熔合线附近的非金属夹杂物的数量和分布对焊缝的冲击韧性有着较大的影响,特别是位于夏比冲击试样缺口附近的非金属夹杂物,能够使焊缝冲击功明显降低。最后提出了热轧卷板非金属夹杂物的控制措施。     

L415/N08825复合管硫化物应力腐蚀开裂及失重腐蚀研究

为了研究复合管的耐蚀性能,对L415/N08825复合管母材及焊缝在H_2S/CO_2环境中,进行了抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验和不同压力下的高温高压失重腐蚀试验研究。720 h硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验结果显示,3个试样均未发生断裂,在10倍放大镜下观察所有试样表面均未发现裂纹;不同压力失重腐蚀试验结果显示,L415/N08825复合管复层母材和焊缝试样的平均腐蚀速率较小,试样表面均未观察到明显的腐蚀痕迹。研究结果表明,试验用L415/N08825复合管母材与焊缝耐蚀性良好。     

H2S分压对Q245R钢在H2S-CO2共存环境中腐蚀行为的影响

为研究H₂S-CO₂共存环境下H₂S含量对Q245R钢腐蚀行为的影响机制,通过模拟某油气田现场工况,利用高温高压釜设备开展不同P_H2S下Q245R钢在H₂S-CO₂环境中腐蚀性能试验,并采用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段来分析Q245R钢的点蚀、腐蚀形貌和腐蚀产物组成等。结果表明：随着P_H2S由0.001 MPa增至0.11 MPa, Q245R钢均匀腐蚀速率增幅达196%,均匀腐蚀速率最大值为0.892 1 mm/a;腐蚀主控因素由CO₂腐蚀(P_H2S=0.001～0.05 MPa)转变为H₂S腐蚀(P_H2S=0.11 MPa),主要腐蚀产物由FeCO₃转变为FeS。由于腐蚀产物膜中的裂纹与孔洞等腐蚀微观通道的增加,以及反应溶液...     

南堡油田浅层低对比度油层识别方法研究

由于油藏的沉积环境复杂、油藏构造幅度低、高束缚水饱和度和黏土矿物附加导电性等多个因素的综合影响,南堡油田浅层油藏存在大量低对比度油层及油水同层。通过对36个典型低对比度油层和水层敏感参数的系统研究,提出了5种具有典型意义的低对比度油层识别方法:（1）R_wa（R_t）/R_wa（△SP）-V_sh交会图版法;（2）测井曲线敏感识图法;（3）自然电位幅度差异识别法;（4）基于钙质校正的碳氧比测井法;（5）常规动静态资料综合识别方法。通过矿场实践,南堡油田大量低对比度油层被识别出来并获得工业油流,在低对比度油层的解释中取得了较好的应用效果。     

二氧化碳腐蚀机理及影响因素

利用自制高温、高压腐蚀试验及电化学测试试验装置,用失重法、电化学极化曲线、扫描电镜及X射线衍射分析,研究了碳钢在CO₂饱和的3%NaCl溶液中CO₂分压、温度对碳钢腐蚀的影响,结果表明,在较低温度(70℃)时,碳钢腐蚀速率对数与CO₂分压对数成线性关系,与DeWaard等人的研究结果相符;70℃时,腐蚀产物的附着力及耐蚀性很差,此时增大CO₂分压加速腐蚀反应的阴极过程;110℃时碳钢腐蚀产物为致密的碳酸亚铁膜,此膜对金属基体的附着力较强、保护性好,温度对CO₂腐蚀产物有明显的影响.文中还探讨了缓蚀剂抑制CO₂腐蚀.     

C90级耐腐蚀HFW套管性能试验研究

从强韧性、显微组织、残余应力、沟槽腐蚀性能、抗氢致开裂性能、抗H2S应力腐蚀性能等方面,分析研究了采用"HFW高频焊接+热张力减径+全管体调质热处理"工艺开发的C90级耐腐蚀HFW套管产品的性能。结果表明,采用该工艺生产的C90级耐腐蚀套管屈服强度、拉伸强度均满足API 5CT标准对C90套管的要求,母材和焊缝的横向冲击功均大于100 J,且冲击功差异不大,残余应力小于80 MPa,并且对焊缝沟槽腐蚀和氢致开裂腐蚀均不敏感;在加载80%和85%名义屈服强度应力下,H2S应力腐蚀720 h后试样不开裂,说明该工艺生产的C90级耐腐蚀HFW套管具有良好的综合力学性能和抗H2S腐蚀性能。     

海洋平台钢的接头强度匹配对焊缝金属疲劳裂纹扩展行为的影响

在我国,海洋平台钢A131和A537均用LB-52NS焊条焊接,因而这两种材料焊接接头的强度匹配不同.本研究结果表明,A131和A537接头的强度匹配差对LB-52NS焊缝金属的门槛值应力强度因子范围ΔK_th没有影响,对其常规和海水腐蚀的疲劳裂纹扩展速率无显著影响.用A131或A537母材的试验结果估计LB-52NS焊缝金属的ΔK_th和d/dN将得到偏于安全的结果.     

X80钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

利用失重法、电化学测试、SEM(扫描电镜)和EDS(能谱分析)等方法,研究X80钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;其在代号为AN000,AN065和AN016的模拟溶液中浸泡60 d的腐蚀速率分别为0.55,0.4和0.03 mm/a,腐蚀速率依次减小;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在盐含量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。     

CO2、H2S对3Cr钢静态腐蚀的影响

为了研究3Cr钢在不同CO₂、H₂S腐蚀介质中耐蚀性，对3Cr钢分别在1 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S腐蚀环境中的腐蚀速率和电化学性能进行测试，同时采用SEM、EDS和XRD等手段对上述三种腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析对比。结果表明，3Cr钢在1 MPa CO₂环境下腐蚀速率最大，通过对腐蚀产物进行分析，发现其表面未形成连续分布且具有致密性腐蚀产物保护膜是其腐蚀速率高的主要原因。电化学测试发现3Cr钢EIS阻抗在1 MPa CO₂中呈现单容抗弧，而在0.3 MPa H₂S和1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S环境中呈现双容抗弧，进一步印证了其在1 MPa CO₂环境中耐蚀性较差的结果。