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第43卷2015年1月第1期—第8995页材料工JournalofMaterials程EngineeringVo1.43No.1—Jan.2015pp.89950.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为StressCorrosionCrackingwithDesignFactorof0.8pHValueSolutionsBehaviorofX80PipelineSteel—inNearneutral杨东平,胥聪敏,罗金恒。,王珂,李辉辉(1西安石油大学材料科学与工程学院材料加工工程重点实验室,西安710065;2中国石油集团石油管工程技术研究院石油管力学和环境行为重点实验室,西安710065)————YANGDongping,XUCongrain,LUOJinheng,WANGKe,LIHuihui(1KeyLaboratoryofMaterialsProcessingEngineering。CollegeofMaterials’’ScienceandEngineering,XianShiyouUniversity,Xian710065,China;2KeyLaboratoryforMechanicalandEnvironmentalBehaviorofTubular’Goods,CNPCTubularGoodsResearehInstitute,Xian710065,China)摘要:采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了X80管线钢及其焊缝在近中性的NS4溶液中的应力腐蚀行为与敏感性。结果表明:X80管线钢及其焊缝主要是塑性损失,且焊缝塑性损失大于母材;X80管线钢及其焊缝在空气中属于典型的韧性断裂特征,在NS4溶液中属于穿晶应力腐蚀开裂(TGScc),在NS4溶液中母材和焊缝断口中间区域比断口边缘区域表现出更明显的脆性断裂特征。电位在大于一749.86mV时,SCC机制为阳极溶解机制,在一749.86~一839.19mV之间时为阳极溶解和氢脆混合机制,小于一839.19mV时为氢脆机制。关键词:X80管线钢;应力腐蚀开裂;慢应变速率拉伸—doi:10.11868/j.issn.10014381.2015.01.016中图分类号:TG172文献标识码:A——文章编号:10014381(2015)01008907Abstract:Stresscorrosioncracking(SCC)behaviorandsensitivityofX80pipelinesteelandweldjointinNS4solutionswereinvestigatedusingslowstrainratetension(SSRT)test.TheresultsshowthatX80pipelinesteelandweldjointappearmainlyplasticdamage.Theplasticdamageofweldjointishigherthanthatofbasemeta1.ThefracturemodeofX80pipelinesteelandweldjointexhibitstypicalductilefractureintheair,andthetransgranularSCCinNS4solution.Bothbasemeta1andweldoint’fractureSmiddleareasofX80pipelinesteelexhibitmoreobviousbrittlefracturefeaturethanthatoftheedgeareainNS4solutions.ThecorrosionmechanismofX8OsteeliSanodicdissolution(AD)above一749.86mV,andthemixedmechanismofADandhydrogenembrittlement(HE)between一749.86一一839.19mV,andHEmechanismbelow一839.19mV.Keywords:X80pipelinesteel;stresscorrosioncracking;slowstrainratetension随着能源需求量的不断增加,远距离油气开采及输送越来越多,输送安全性、输送效率和管道建设成本成为必要的因素,因此大口径高压运输及采用高钢级管材是石油、天然气输送管道发展的一个必然趋势]。油气管道埋地较深,铺设距离长,所经复杂的地形形貌和土壤环境对管线钢产生重要的影响,其中由外部土壤介质引起的应力腐蚀开裂不容忽视,是埋地管道的重要失效形式之一。土壤介质引起的应力腐蚀开裂(StressCorrosionCracking,SCC)是埋地管道发生突发性破裂事故的主要危害之一。它是一种极其危险的低应力破坏形式,通常发生的速度很快,在没有明显预兆的情况下突然发生,产生的后果严重。目前,国内外学者对管线钢应力腐蚀开裂行为和机理作了大量的研究,主要分为高pHSCC和近中性pHSCC[24]。高pH值SCC最早在美国发现,已经有4o多年,属于沿晶应力腐蚀开裂第43卷第1期0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为95[5][6][7]E8][9][10][11][12][13]—力腐蚀敏感性口].机械工程材料,2012,36(8):465o.MENGXu,YUHongying,CHENGYuan,eta1.Stresscorrosion—susceptibilityofX80pipelinesteelinsimulatedsolutionofZhangshuareasoil[J ̄.MaterialsforMechanicalEngineering,2012,36—(8):4650.程远,俞宏英,王莹,等.应变速率对xa0管线钢应力腐蚀的影响j-j].材料工程,2013,(3):7782.—CHENGYuan,YUHongying,WANGYing,eta1.Effectofstrainrateonstresscorrosioncrackingofxa0pipelinesteel[J].JournalofMaterialsEngineering,2O13,(3):7782.郏义征,李辉,胡楠楠,等.外加阴极电位对X100管线钢近中性pH值应力腐蚀开裂行为的影响[J].四川大学学报,2013,45(4):—186191.———XIAYizheng,LIHui,HUNannan,eta1.EffectofappliedcathodepotentialonthebehaviorofnearneutralpHSCCofXl00pipelinesteel[J].JournalofSichuanUniversity,2013,45(4):186—191.程远,俞宏英,王莹,等.外加电位对X80钢在南雄土壤模拟溶液—中应力腐蚀行为的影响[J].腐蚀与防护,2013,34(1):1317.—CHENGYuan,YUHongying,WANGYing,eta1.Effectofap—pliedpotentialsonstresscorrosioncrackingofX80steelinsimuratedNanxiongsoilsolution[J].Corrosion&Protection,2013,—34(1):1317.王炳英,霍立兴,王东坡,等.X80管线钢在近中性pH溶液中的应—力腐蚀开裂[J].天津大学学报,2007,40(6):757760.———WANGBinying,HUOLixing,WANGDongpo,eta1.Stress—corrosioncrackingofX80pipelinesteelinnearneutralpHvaluessolutions[J].JournalofTianjinUniversity,2007,40(6):75776O.陈旭,吴明,何川,等.外加电位对X80钢及其焊缝在库尔勒土壤—模拟溶液中SCC行为的影响[J].金属学报,2010,46(8):951958.CHENXu。WUMing,HEChuan,eta1.Effectofappliedpotential’—onSCCofxa0pipelinesteelanditsweldjointinKueriesoilsimulatedsolution[J].ActaMetallurgicaSinica,2010,46(8):95・1958.KENTISHPJ.Gaspipelinefailures:australianexperience[J].CorrosionEngineering,ScienceandTechnology,1985,20(3):139—146.CHENGYF.Fundamentalsofhydrogenevolutionreactionanditsimplicationsonnear-neutralpHstresscorrosioncrackingofpipelinesEJ].ElectrochimicaActa,2007,52(7):26612667.PARKINSRN.Factorsinfluencingstresscorrosioncrack—growthkinetics[J].Corrosion,1987,43(3):130139.PILKEYAK.IAMBERTSB.PLUMTREEA.Stresscorrosion[I4][I5][16][17]L18][19][2O]————crackingofX60linepipesteelinacarbonatebicarbonatesolu--tionEJ].Corrosion,1995,51(2):9196.许淳淳。池琳,胡钢.X70管线钢在COi一/HCOy溶液中的电化—学行为研究[J].腐蚀科学与防护技术,2004,16(5):268271.——XUZhunzhun,CHILin,HUGang.TheelectrochemicalbehaviorresearchofX70pipelinesteelincoi/HCOgsolutions[J].CorrosionScienceandProtectionTechnology,2004,16(5):268—271.范林,刘智勇,杜翠薇,等.xa0管线钢高pH应力腐蚀开裂机制与电位的关系lJ].金属学报,2013,49(6):689698.——FANLin,LIUZhiyong,DUCuiwei,eta1.RelationshipbetweenhighpHstresscorrosioncrackingmechanismsandappliedpotenrialsofxaopipelinesteel[J].ActaMetallurgicaSinica,2013,49—(6):689698.束德林,凤仪,陈九磅.工程材料力学性能[M].北京:机械工业出版社,2005.—SHUDelin,FENGYi,CHENJiubang.EngineeringMaterialMechanicsPerformance[M].Beijing:ChinaMachinePress,2005.褚武扬,乔利杰,陈奇志.断裂与环境断裂[M].北京:科学出版—社,2000.2531.—ZHUWuyang,QIAOLi-jie,CHENQizhi.FractureandEnvi—ronmentFracture[M].Beijing:SciencePress,2005.2531.oGUNDEIEG1,WHITEWE.Someobservationsoncorrosion—ofcarbonsteelinaqueousenvironmentscontainingcarbondioxide[J].Corrosion,1986,42(2):7178.—PARKINSRN.Predictiveapproachestostresscorrosioncrackingfailure[J].CorrosSci,1980,20(2):147166.李超,杜翠薇,刘智勇,等.X100管线钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为[J].腐蚀科学与防护技术,20I2,24(4):327331.——IIChao,DUCuiwei.LIUZhiyong,eta1.StresscorrosionbehaviorsofX100pipelinesteelinsimulatedsolutionofacidsoil[J].CorrosionScienceandProtectionTechnology,2012,24—(4):327331.基金项目:陕西省教育厅专项科研计划项目(2013JKO895);陕西省重点学科专项资金资助项目(ys37020203)———收稿日期:20140318;修订日期:20141024通讯作者:胥聪敏(1977一),女,博士,副教授,主要从事材料腐蚀及防护方面的研究,联系地址:陕西省西安市雁塔区电子二路18号西安石—油大学材料科学与工程学院(710065),Email:cmxu@xsyu.edu.cn
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