管道设计翻译1.doc

有无预压恒定载荷时，X80钢管在近中性pH环境下的应力腐蚀开裂美国石油进行清除氮气5CO2混合气体的NS4溶液中恒载荷试验X80钢管第二西气东输管道项目和无预载应用学会（API）。“结果表明，裂缝可能会发起和传播在近中性pH值环境下X80钢管恒定负载的条件。裂纹萌生和扩展的寿命增加与减少施加的压力。预紧没有明显改变其腐蚀行为。然而，预裂纹萌生的时间减少。 关键词：应力腐蚀开裂; X80钢管近中性pH值的解决方案;预压1、概述在过去几十年,管道的可用能源效率一直稳步上升，通过减少材料成本和相关的交通运输和建筑成本和增加流动效率，高品级管道的应用对管道系统的成本作出了有效贡献。X80钢管已应用于在第二届中国西气东输管道项目，X80的天然气管道的长度是4775公里，是中国最长的X80天然气管道，甚至在世界上。地下管线通过阴极电流的应用和保护涂层来保护环境的腐蚀性质。然而，磁带涂层不可避免地退化和解散，地下水，然后渗透，达到管表面。因此，腐蚀可能发生，导致点蚀和破坏当地的环境，可能有利于应力腐蚀开裂（SCC），一个进程负责钢质管道失效。普遍认为近中性pH值SCC是发生在没有粘合的涂料下，阴极电流未达到，铁腐蚀成为可能。石油管道内应力的波动也是一个不可忽视的问题。因此，模拟应力波动的循环荷载试验一直在钢管近中性pH值SCC的条件下进行研究。对于近中性pH值SCC的发生，据认为，恒载下裂纹钢管暴露到接近中性pH环境的时间过长，负荷波动也是必要和重要的。为了确定是否循环加载之前涂层恶化已不能接近中性PH值应力腐蚀开裂的钢管，陈等所有的人 12 , 13 研究了precyclic加载在X65钢管近中性PH值得SCC。结果表明，从precyclic加载,导致微裂纹开始持续滑移。然而，在第二西气东输管道项目的X80管线管设计运输清晰，干燥的天然气。X80的中国西部天然气管线管内部的压力为12兆帕，在中国东部是10兆帕。高压气体传输使得X80的天然气管道在附近的一个静态的条件下运作。X80钢管的化学成分（重量）王和她的合著者发现，在近中性pH值环境中，使用间歇性负荷试验，X70钢管裂纹恒载条件下扩张。他们还发现X70钢管在nearneutralpH值SCC条件下可以采取适当的负载和测试时间恒定负载下测试。 高强度钢管管道弯曲或焊接过程中，可以弯曲应力或残余应力加载，有时甚至苏ERS地壳的运动，如地震，严重的局部塑性变形。因此，预载研究是否有任何影响，它是必要的去研究X80钢管接近中性pH值SCC。本文的目的是研究X80钢管SCC是否在近中性pH值环境的恒定负载测试期间可能发生，此外，EX80钢管近中性pH值SCC的预紧等恒定负载下2。实验方法2.1材料和标本在这些测试中所用的材料，在第二西气东输管道项目的API X80的应用。X80级管线管的壁厚约22毫米。X80钢管的化学成分如表1所示。X80钢管屈服强度和极限抗拉强度分别为574.5 MPa和653兆帕。X80钢管的微观结构如图1。X80钢管的微观结构的构成由多边形铁素体，针状铁素体和硕士构成。 平标本加工管横向与纵向的方向平行的管段。在试样的面积减少的尺寸为10L*4W*2T毫米。试样的面积减少了地面平行加载方向使用1501000砂砾碳化硅防水砂纸。 两套标本分别为恒载荷试验。一个是收到标本，另一种是预加载的标本。2.2预压测试预压应力是110的屈服应力的X80钢管标本（黏）。在Instron8562拉伸试验机，受聘为预紧测试。试样在空气中被加载在施加的压力1mms，直到到达110黏率2.3恒定负载测试使用1个P-1500型自重恒定负载机进行恒载荷试验。所有标本进行脱脂，丙酮和测试之前，用乙醇和去离子水清洗。安装在密封橡胶瓶塞通过这些标本的两端突出扣人心弦的细胞标本。在此使用的测试解决方案研究了NS4溶液，其中含有483毫克/升碳酸氢钠3，122mg / L的氯化钾，181mg/ L的二水氯化钙，131mg / L的七水硫酸镁。所有的解决方案是由分析纯试剂和去离子水。重现近中性pH值的环境条件，解决5CO2 - N2的平衡，并通过测试前24小时被清除。在恒定负载测试的测试解决方案中，改变了每一个月。2.3.1获得标本的恒载荷试验六个收到了X80钢管标本用于恒载荷试验。五为X80的标本进行了测试在同一时间下的负荷，我的系列分别为：E，黏78.6，87.6YS，95.6YS，黏100.3，104.9YS NS4溶液清除5CO2，氮平衡。当失败的标本，然后将标本装在拉伸断裂。一位收到标本不断加载刚10天，105黏。 2.3.2预加载试样的恒载荷试验恒载荷试验用于四个预加载X80钢管标本。三预加载X80的标本进行了一系列的负荷，我在同一时间：E：99，黏，黏95，104YS NS4溶液中清除，分别与5CO2 - N2平衡。当标本失败，测试结束。一个预装标本的不断加载104.6黏在仅仅10天。所有的测试均在室温下进行。经过测试，试样被拆除和清理0.5（质量百分比）的EDTA溶液超声波清洗机，然后在1费XL30环境扫描电子显微镜（ESEM）研究。 图2 表面形貌X80钢管在NS4溶液用氮气- 5 CO2气体清除加载在105混合10天后。(a)收到低倍率标本（b）及（c）收到高倍率标本; （d）预加载在低倍率的标本; （e）和（f）预加载高倍率标本; （g）e块面积的扩大地图3、结果3.1恒载荷试验，X80钢管在NS4溶液中10天后图2显示了X80钢管在NS4溶液中的氮气和5CO2混合气体清除后10天105黏装钢的表面形貌。可以看出，由于收到的标本和预装在105黏在NS4溶液中均普遍腐蚀装入标本。在高放大倍率阳离子，坑上获得的标本和预加载的标本表面微裂纹进行观察。3.2恒载荷试验获得的NS4溶液标本表2显示了在NS4溶液与氮气-5CO2混合气体清除收到的标本恒载荷试验的结果。由于收到的标本SUF-fered的近中性pH值SCC的恒载条件下，当施加的压力足够高和持续时间足够长。NS4溶液在恒定负载下氮气-5二氧化碳气体混合物在施加压力的104.9黏在60天之后清除失败的标本，100.3，后70天黏失败，95.6，后148天黏失败。当施加的压力低于87.6黏，标本没有失败，即使经过259天。图3显示了应用95.6黏在NS4溶液清除氮气5CO2混合气体的压力为恒定负载下试样的断口形貌。有准解理特征的领域，标志着一个如图所示的试样断口边缘。3（b）和在中心标记用B图所示的断口韧性酒窝。第3（c）。图4显示了在低放大倍率获得标本的阳离子表面形貌常数负载施加压力104.9YS，100.4YS，95.6YS，87.6YS，78.6YS在NS4溶液清除氮气-5CO2混合气体后60天，70天，148天，259天，259天，respectively.There所有标本的表面上的坑。裂缝垂直轴加载失败标本的表面观察，无裂纹每个垂直加载轴表面上没有失败标本观察。图5显示了详细的裂纹形貌，获得恒定负载下试样施加压力95.6黏NS4溶液中的氮气，5CO2混合气体清除后148天。有在坑底和的规范imen的表面裂纹。在坑底部的裂纹被称为一个坑裂纹，表面上的裂缝被称为非坑裂纹。3.3 NS4溶液中预加载的标本恒载荷试验表3显示了氮气，5CO2混合气体清除NS4溶液中预加载的标本恒载荷试验的结果。预加载的标本也是在苏ERED等效的近中性pH值恒定负荷下的SCC时施加的压力足够高和持续时间是足够长的时间。经过45天后再标本为104YS的NS4溶液中氮气-5CO2的混合气体中在应用压力下未能清除恒定负载，并在99YS以上，经过50天失败。虽然在50天后应用95YS的恒定负载压力下试样YS没有失败，但在表面上有裂缝。图6显示了在低放大倍率应用压力恒定的负载104% YS，99YS，95YS下预加载标本的阳离子表面形貌分别在45天，50天，50天NS4溶液中清除氮气-5CO2混合气体。图7和图8显示了预负荷试样表面的形貌详细信息。由此可以看出，滑移线的腐蚀比其邻区更严重（图7）。观察坑底部裂缝部分（图8）。4、讨论4.1近中性pH SCC行为 虽然钢管短裂纹的形成是在近中性pH溶液中的恒载下的被发现的16,17，由于活跃在解散变形开裂无扩大裂纹表面的钝化的一角，它被认为裂纹会成为恒载，蛰伏在近中性pH值条件下10。然而，正如表2所示，60天，70天及148天后，恒载荷下收到的标本，在施加压力分别为104.9% YS，100.3% YS和95.6%，清除NS4溶液N2-5CO2混合气体失败。准解理断口中心的优势和韧性的酒窝特征表明，裂纹是应力腐蚀裂纹。图9显示X80钢管在NS4在空气中比例减少（RA）的面积为的RA。由此可以看出，RA在NS4低于空气，这表明X80钢管的脆度增加，无氧NS4溶液中失败时。因此，在这项研究中，近中性pH值恒定负荷条件下X80钢管的SCC发生，这表明并非所有的裂缝会成为潜伏在近中性pH值条件下的恒载，有些裂缝会主动和成长。很显然，没有被动的地区，在X80钢管在近中性pH值环境中的动电位极化曲线1819。无氧NS4溶液中的X80钢管是存在活跃的解散状态。然而，装在无氧NS4溶液的X80钢试样表面出现坑和微裂纹，在105YS情况下只为10天。从母体分离的非金属夹杂物，可能会造成坑和微裂纹，可优先解离溶液引起的物理和冶金间断，如铁素体相和M-A构成的边界。 解散增强塑料压力可能发挥主导作用，尤其是在解决非常早期阶段产生的表面缺陷，裂纹萌生。错位排放锡也起着重要的作用，在促进微可塑性本地化和本地化的溶蚀，并保持裂纹的清晰度8。因此，持续时间足够长时，底部的坑开始出现裂缝，被称为坑裂纹，微裂纹，被称为非坑裂纹。观察试样表面的坑裂缝和非坑裂缝（图5）。这裂缝是穿透裂缝。由于施加的压力减小，加试样失效的时间，这表明，X80钢管钢随外加应力增加，裂纹的萌生和传播的时间增加。X80管道钢应用78.6和87.6在恒定负荷的NS4压力下，5CO2混合气体，并没有失败，甚至持续时间为259天，这是远远长于清除失败的标本。无裂纹垂直加载轴，这些标本在表面观察没有失败（图6）。这些结果与Asher和辛格等人报道的结果相似。在他们的报告，暴露在无压力情况下的TGSCC环境标本既没有恶化，其机械性能，也不显示十年趋势进行，85的屈服应力在TGSCC环境的顺利举行标本没有遇到任何力学性能或任何高对开裂。 4.2 近中性pH对SCC的影响如表3所示， X80钢管预加载的标本，在NS4溶液与外加应力黏的105 和99 氮气， 5 CO2混合气体清除黏失败后45天，50天。虽然在预装施加压力， 95的标本黏没有失败，裂缝，观察表面上（图8） 。预加载标本失败的时间是少于X80钢管时，收到的标本外加应力水平接近（图10） ，这表明预加载的试样更容易收到标本近中性pH值SCC的。预压后，观察试样表面上的坑，裂纹后10天（图2） ，坑出现裂缝，在表面上的每一个坑的底部（图6）观察。坑裂纹的晶团也可以观察到，在坑底部预加载试样的表面上（图8） 。裂缝更容易在坑的底部开始预加载的试样表面上。在收到标本低倍率的表面形貌是类似的NS4溶液中的氮气， 5 CO2混合气体清除后10天预加载105黏装标本。它表明，预压无法显着改变无氧NS4溶液中X80钢管的腐蚀行为。然而，预压可促进中性酸碱腐蚀钢管。预压后，出现高密度位错结构的非金属夹杂物。当一个非金属夹杂物是脱离基质，形成一个坑。因此，位错密度在底部加载标本高于获得标本。如图7所示，腐蚀滑移线更严重的是比其邻区。滑移线是一种高密度位错结构是造成预。结果表明，高密度位错结构更容易受到腐蚀的阳极溶解，即优先发生在高密度位错结构。因此，阳极溶出速率坑的底部预加载的标本是高于收到标本坑不仅可以作为一种压力引起，也可以优先溶解单元。因此，裂缝开始预加载标本的时间小于即收到标本。 NS4溶液在无氧的预加载105黏装标本的表面上的一个坑，裂纹观察10天后。它被发现，预装标本的裂纹密度高于NS4溶液在无氧时施加的压力水平接近（图11）恒载荷试验下，收到的标本。裂纹密度被定义为在100倍的放大倍率，数平方毫米的裂缝，可以用肉眼观察，用光学显微镜。因此，预压可促进裂纹萌生 ，特别是影响X80钢管近中性pH值的SCC。5、总结在恒定负载条件下，x80钢管在近中性的环境下裂缝可以发起和传播。x80钢管的这种裂纹萌生寿命和传播随着应力的减少增加而增加。预压明显没有改变X80管道在近中性pH值环境下的腐蚀行为。然而，在恒定负荷条件下接近中性pH值环境下，预压可以缩短X80钢管裂纹发起的时间。参考1 L.K. Ji, C.Y. Huo, Y.R. Feng, L. Yang, H.L. Li, C.L.Zhuang, W.W. Li, Y.L. Liu, Q.R. Ma and X.W. Zhao:In International Seminar on X80 and Higher GradeLine Pipe Steel 2008, Xian, China, 2008.2 National Energy Board: Report of Public InquiryConcerning Stress Corrosion Cracking on CanadianOil and Gas Pipelines, MH-2-95, 1996.3 R.N. Parkins: Corrosion 2000, NACE, Houston, 2000,paper No. 363.4 B.Y. Fang, A. Atrens, J.Q. Wang, E.H. Hang, Z.Y.Zhu and W. Ke: J. Mater. Sci., 2003, 38, 127.5 R.N. Parkins, W.K. Blanchard and B.S. Delanty: Co rosion, 1994, 50, 394.6 B.Y. Fang, E.H. han, Z.Y. Zhu, J.Q. Wang and W.Ke: J. Mater. Sci. Technol., 2002, 18, 3.7 Y.Z. Wang and R.W. Revie: Corrosion 1999, NACE,Houston, 1999, paper No.143.8 M. Elboujdaini, Y.Z. Wang, R.W. Revie, R.N. Parkinsand M.T. Shehata: Corrosion 2000, NACE, Houston,2000, paper No. 379.9 B.T. Lu and J.L. Luo: Corrosion, 2006, 62, 723.10 W. Chen, R. Kania, R. Worthingham and G. VanBoven: Acta Mater., 2009, 57, 6200.11 B.T. Lu, J.L. 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