影响输气管线钢管抗H2S性能主要因素的探讨.pdfVIP

维普资讯 · 54· 焊管 ．第30卷第5期．2007年9月 ●应 用与 开 发 影响输气管线钢管抗 H2S性能 主要因素的探讨 刘庆才，李 东，黎剑锋 (番禺珠江钢管有限公司，广东 番禺511450) 摘 要：影响油气管线抗H：s性能的主要因素包括环境、钢材和制管工艺。对制管厂来说，应 从化学成分、力学性能、晶粒度、非金属夹杂物和带状组织等方面提 出恰当的抗H，s制管材料 要求，合理匹配焊材，采用UOE等低残余应力的制管工艺来控制管线的抗 HS性能。从 目前 抗HS管线钢管的生产实例和国内钢厂板材生产的焊管检验结果来看，抗 H：S管线钢管的国 产化是现实可行的。 关键词-管线钢 ；H：S；氢致开裂；硫化物应力开裂；焊管 中图分类号-TE988．2 文献标志码 ：B 文章编号：1001—3938(2007)05—0054—05 1 酸性环境管线钢管的主要破坏形式及 下，管道易发生断裂。 机理 2 影响管线钢管抗H：S性能的主要因素 对于含H’S的天然气，在开采、集输过程 中， 根据管线钢发生HIC和SSC的机理，影响管 管道存在严重的腐蚀破坏，主要包括氢致开裂 线钢管抗 H：S性能的因素主要有环境、材料和制 (HIC)、硫化物应力腐蚀开裂 (SSCC)、硫化物应 管工艺等因素，笔者主要从材料合金化和制管工 力开裂(SSC)或应力腐蚀开裂 (SCC)。虽然管道 艺角度分析。 中也可能发生使管壁均匀减薄的电化学腐蚀，但 2．1 材料 因素 本研究不做讨论。另外，电化学腐蚀与HIC的发 抗H：s管线钢除了保持普通管线钢的细晶 生也存在耦合关系。 粒与高韧性外，对材料的均匀性、纯净度要求更 油气输送管道 中HIC产生的机理，一般认为 高。对材料的化学成分、非金属夹杂物数量及形 是HS溶于水形成的溶液与管壁金属通过 电化 态、显微组织都有特殊要求。此外热处理状态对 学反应产生的氢原子通过金属表面，深入管体内 管线钢抗H：s性能也有影响。 部，在金属内部缺陷(非金属夹杂、元素偏析、带 2．1．1 化学成分 状组织等)处聚集结合成氢分子，氢分子体积增 (1)c：c在钢中是重要的强化元素，但随c 大2O倍产生巨大的内应力所致。当氢浓度很高 含量增加，材料强度和硬度增加，塑性和韧性下 时，显微缺陷处的氢压力可以超过材料的抗拉强 降，韧脆转变温度升高，如图1所示 J。此外，高 度，因而形成氢致裂纹…，当管材存在较大的残 c含量易形成元素偏析和带状组织，使材料 HIC 余拉应力时，将会加剧HIC的形成。硫化物应力 敏感性增强，c含量对 Mn偏析的影响如图2所 开裂(SSC)与在金属表面因酸性腐蚀所产生的原 示 j。有研究认为，抗 H：s管线钢以W(C)= 子氢引起的氢脆有关 ¨J，硫化物存在时，氢的吸 0．05％为标志l4]，对酸性服役条件的钢管来说。 收加速，原子氢在金属内部的缺陷处聚集，降低