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《天津大学》 2003年
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国产X70管线钢及其焊接接头的硫化氢腐蚀性能研究

李云涛  
【摘要】:本文针对“西气东输”工程用钢——国产X70管线钢及其焊接接头的硫化氢腐蚀性能进行了深入的研究。采用恒载荷及慢应变拉伸试验方法(Slow Strain Rate Test,SSRT),研究硫化物应力腐蚀开裂(Sulfide Stress Corrosion Cracking,SSCC);采用HIC试验标准及电化学渗氢法,研究氢致开裂(Hydrogen Induced Cracking,HIC);采用电化学腐蚀测试方法,研究国产X70管线钢硫化氢电化学腐蚀。在研究过程中不仅借助于扫描电子显微镜(SEM)、图像分析仪、透射电子显微镜(TEM)等先进电子显微测试技术,同时应用数值计算、回归分析等数学工具及计算机技术进行了更深入的探讨。本研究获得的主要成果如下: 首次针对国产X70管线钢及其焊接接头,应用SSRT方法研究了硫化氢浓度对其SSCC性能的影响。揭示了随着硫化氢浓度的增加,国产X70管线钢及其焊接接头的脆性系数增加,抗腐蚀能力减弱;硫化氢浓度对国产X70管线钢母材和焊缝的SSCC性能有着不同程度的影响:在相同的试验条件下,焊缝的脆性系数显著大于母材的脆性系数,即焊缝较母材的SSCC敏感性大。当硫化氢浓度为50×10-4%时,母材的脆性系数为19.95%,焊缝的脆性系数高达59.19%。若脆性系数以25%视为安全值,则硫化氢浓度为50×10-4%时,母材是安全的,而焊缝却是不安全的。 首次针对国产X70管线钢,应用电化学渗氢法研究了硫化氢分压对HIC性能的影响。即在硫化氢分压试验范围内(0.01 MPa~1.0MPa),随着硫化氢分压(0.01MPa~0.1MPa)的增加,氢在钢中的扩散系数增大,并且在材料表面初始聚集的氢原子浓度减小;当硫化氢分压在0.1MPa~1.0 MPa之间时,随着硫化氢分压的增大,氢扩散系数减小,同时氢初始聚集浓度增大。当硫化氢分压为0.1MPa时,国产X70管线钢的氢扩散系数最大,材料表面氢的初始聚集浓度最小,在这种情况下管线钢具有较高的HIC敏感性。 首次针对国产X70管线钢,通过电化学腐蚀方法研究了硫化氢浓度、氯离子浓度、pH值的交互作用对其腐蚀性能的影响。建立了国产X70管线钢的腐蚀电流与上述三个影响因素的五次型回归方程: Y=7.014×10-14 X14X3-3.386×10-5X2X32+3.509×10-2 该方程更加显著地揭示出腐蚀性能与介质因素的相互关系:当硫化氢浓度较低时,腐蚀电流随pH值的增加而减小;当硫化氢浓度较高时,腐蚀电流随pH值的增大而增大;pH值越高,氯离子对腐蚀电流的影响越显著;随着硫化氢浓度的增加,氯离子对腐蚀电流的影响将减弱。 总之,针对国产X70管线钢进行的上述研究工作,以及获得的规律性认识,对于我国的管道建设事业具有重要的理论学术意义,及重要的实际工程应用价值;对于我国国民经济的发展具有重大的经济意义及社会意义。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG407

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