本文選題：X70管線鋼　切入點(diǎn)：焊接接頭　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：管線運(yùn)輸由于其經(jīng)濟(jì)、安全、高效逐漸成為油氣運(yùn)輸?shù)氖走x方式。國(guó)外深海管線運(yùn)輸自1954年美國(guó)在墨西哥灣建立的第一條海底管道以來(lái)飛速發(fā)展,國(guó)內(nèi)管線鋼起步較晚。全長(zhǎng)261 km的南海荔灣氣田是我國(guó)首個(gè)深海油氣項(xiàng)目,本文研究的深海用X70管線鋼外徑達(dá)691 mm,管壁厚40.5 mm,用于3500 m深海,在壁厚和服役深度上均達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。深海用管線鋼向著厚壁化、高鋼級(jí)、大變形、微合金化方向發(fā)展。腐蝕容易導(dǎo)致材料的失效,從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)的巨大損失及安全隱患。深海管線長(zhǎng)期處于低溫高壓的復(fù)雜多變環(huán)境,對(duì)管線鋼的耐蝕性要求較高,本文主要通過(guò)鹽霧腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)、失重試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)對(duì)3500m深海用X70管線鋼焊接接頭的腐蝕行為進(jìn)行研究。對(duì)厚規(guī)格X70管線鋼焊接接頭進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn)),通過(guò)金相顯微鏡、掃描電鏡對(duì)腐蝕產(chǎn)物形貌進(jìn)行觀察,采用EDS、XRD對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行面掃描和物相分析。結(jié)果表明,鹽霧腐蝕過(guò)程先發(fā)生點(diǎn)蝕,點(diǎn)蝕逐步發(fā)展成全面腐蝕。Cl-引起點(diǎn)蝕,點(diǎn)蝕導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。腐蝕產(chǎn)物成分均勻,主要由鐵的氧化物、氯化物和氫氧化物組成。腐蝕速率隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)變緩慢,腐蝕過(guò)程中Cl-易穿過(guò)外層疏松的腐蝕產(chǎn)物與基體發(fā)生反應(yīng),而最內(nèi)層致密的腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步擴(kuò)散起到阻擋作用,減緩了反應(yīng)速率,提高了耐蝕性。對(duì)3500m深海用X70管線鋼基體與焊接接頭在不同溫度和不同應(yīng)變速率下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)分析其應(yīng)力腐蝕行為,通過(guò)掃描電鏡觀察其斷口形貌,通過(guò)EDS分析其斷口成分,通過(guò)慢拉伸曲線分析其斷裂行為,闡述了應(yīng)力腐蝕機(jī)理,對(duì)深海用管線鋼服役使用具有參考意義。結(jié)果表明,基體和焊接接頭在3.3×10-6 s-1和1.0×10-6 s-1這兩種應(yīng)變速率下的應(yīng)力腐蝕傾向都不明顯。溫度對(duì)基體和焊接接頭的應(yīng)力腐蝕影響不明顯。通過(guò)浸泡試驗(yàn)、失重試驗(yàn)、電化學(xué)試驗(yàn)對(duì)深海用厚規(guī)格X70管線鋼焊接接頭各區(qū)域耐蝕性進(jìn)行研究,通過(guò)XRD分析其鈍化膜的組成,通過(guò)掃描電鏡觀察其顯微組織。結(jié)果表明,焊縫的耐蝕性最優(yōu),自腐蝕電位最高,熱影響區(qū)耐蝕性次之,自腐蝕電位介于焊縫和近熱基體之間,近熱基體耐蝕性最差,自腐蝕電位最負(fù),且對(duì)于相同區(qū)域,內(nèi)焊的耐蝕性?xún)?yōu)于外焊。內(nèi)層Fe3O4形成致密的鈍化膜能有效減緩反應(yīng)的進(jìn)行,外層疏松的腐蝕產(chǎn)物Fe2O3、FeOOH、Fe(OH)3對(duì)基體無(wú)保護(hù)作用。焊縫處微觀組織多為晶內(nèi)形核鐵素體,M-A島細(xì)小均勻,耐蝕性最好;熱影響區(qū)組織梯度變化最大,M-A島組元粗大,耐蝕性次于焊縫;近熱基體由鐵素體和貝氏體組織,貝氏體呈島狀分布,耐蝕性最差。內(nèi)焊部分受外焊熱循環(huán)的影響,微觀組織更加細(xì)化,M-A島體積分?jǐn)?shù)較多,應(yīng)力得到釋放,耐蝕性好于外焊。
[Abstract]:Because of its economy, safety and efficiency, pipeline transportation has gradually become the preferred mode of oil and gas transportation. Foreign deep-sea pipeline transportation has developed rapidly since 1954, when the United States established the first submarine pipeline in the Gulf of Mexico. Domestic pipeline steel started relatively late. Liwan gas field in Nanhai, with a total length of 261 km, is the first deep-sea oil and gas project in China. The outer diameter of X70 pipeline steel in this paper is 691 mm and the pipe wall thickness is 40.5 mm, which is used in the deep sea of 3500 m. Both the wall thickness and service depth have reached the leading level at home and abroad. Deep sea pipeline steel is developing towards thickening, high steel grade, large deformation and microalloying. Corrosion can easily lead to material failure. The deep sea pipeline is in the complex and changeable environment of low temperature and high pressure for a long time, and the corrosion resistance of pipeline steel is very high. This paper mainly adopts salt spray corrosion test, stress corrosion test, immersion test, etc. The corrosion behavior of the welded joint of X70 pipeline steel used in the deep sea of 3500m was studied by weightlessness test and electrochemical test. The neutral salt spray test was carried out on the welded joint of X70 pipeline steel with thick specification, and the NSS test was carried out by metallographic microscope. Scanning electron microscope (SEM) was used to observe the morphology of corrosion products, and EDS- XRD was used to analyze the surface and phase of the corrosion products. The results showed that the pitting corrosion occurred in the process of salt spray corrosion, and the pitting corrosion gradually developed into total corrosion. Cl- induced pitting corrosion. Pitting causes cracks. The corrosion products are homogeneous and consist mainly of iron oxides, chlorides and hydroxides. The corrosion rate slows down with the prolongation of corrosion time. In the process of corrosion, the corrosion products which easily penetrate through the outer layer react with the substrate, and the dense corrosion product film in the innermost layer acts as a barrier to the further diffusion of the corrosion medium and slows down the reaction rate. The corrosion resistance of X70 pipeline steel used in 3500m deep sea was studied by tensile tests at different temperatures and different strain rates. The fracture morphology was observed by scanning electron microscope (SEM), and the fractographic composition was analyzed by EDS. The fracture behavior of the steel is analyzed by the slow tensile curve, and the stress corrosion mechanism is expounded, which is of reference significance for the service use of deep sea pipeline steel. The results show that, The stress corrosion tendency of matrix and welded joint at the strain rate of 3.3 脳 10 ~ (-6) s ~ (-1) and 1.0 脳 10 ~ (-6) s ~ (-1) is not obvious. The effect of temperature on stress corrosion of matrix and welded joint is not obvious. The corrosion resistance of deep sea X70 pipeline steel welded joint was studied by electrochemical test. The composition of passivation film was analyzed by XRD and the microstructure was observed by scanning electron microscope. The results showed that the corrosion resistance of weld was the best. The corrosion resistance of the self-corrosion potential is the highest, the corrosion resistance of the heat-affected zone is the second, the corrosion resistance of the self-corrosion potential is between the weld seam and the near-hot substrate, the corrosion resistance of the near thermal substrate is the worst, the self-corrosion potential is the most negative, and for the same region, The corrosion resistance of inner welding is better than that of external welding. The dense passivation film formed by inner Fe3O4 can effectively slow down the reaction, and the loose corrosion product Fe _ 2O _ 3 / FeOOH _ (3) has no protective effect on the substrate. The microstructure gradient of the heat affected zone is the largest, and the corrosion resistance is inferior to that of the weld. The near hot matrix is composed of ferrite and bainite, and the bainite is island distributed, and the corrosion resistance is the worst. The internal welding part is affected by the external welding thermal cycle. The microstructures are more refined, the stress is released, and the corrosion resistance is better than that of external welding.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE988.2

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