油氣田的腐蝕及防護(hù)技術(shù)

1、油氣田的腐蝕與防護(hù)技術(shù)油氣田的腐蝕與防護(hù)技術(shù)（輸送領(lǐng)域）（輸送領(lǐng)域） 腐蝕及其主要損傷形式腐蝕及其主要損傷形式 油氣輸送管硫化物環(huán)境腐蝕行為及其評(píng)價(jià)油氣輸送管硫化物環(huán)境腐蝕行為及其評(píng)價(jià) 腐蝕控制的主要技術(shù)措施腐蝕控制的主要技術(shù)措施 表面防護(hù)技術(shù)表面防護(hù)技術(shù) 輸送管的常用表面涂層技術(shù)輸送管的常用表面涂層技術(shù) 石油管防護(hù)層性能的測(cè)試技術(shù)石油管防護(hù)層性能的測(cè)試技術(shù) 管網(wǎng)防護(hù)修復(fù)技術(shù)管網(wǎng)防護(hù)修復(fù)技術(shù) 石油管腐蝕與控制中值得關(guān)注的問(wèn)題石油管腐蝕與控制中值得關(guān)注的問(wèn)題主要內(nèi)容主要內(nèi)容材料與裝備三大失效形式材料與裝備三大失效形式斷裂；腐蝕；磨損斷裂；腐蝕；磨損一、腐蝕及其主要損傷形式一、腐蝕及其主要損傷形式

2、失效原因失效原因腐蝕腐蝕斷裂斷裂磨損磨損其它其它比例（比例（%）4244311在一些工程工業(yè)中調(diào)查的失效原因的比例在一些工程工業(yè)中調(diào)查的失效原因的比例NoImage油氣管腐蝕，管壁減薄，爆管油氣管腐蝕，管壁減薄，爆管NoImage 原油泄漏造成農(nóng)田毀壞和環(huán)境污染原油泄漏造成農(nóng)田毀壞和環(huán)境污染西氣東輸管線（西氣東輸管線（I期）期）NoImage10省市自治區(qū)，省市自治區(qū)，3900Km，1100億投資億投資120億立方億立方/a，10Pa，1016-X70鋼（鋼（II期期5倍倍， 1219-X80鋼）鋼）遼河油田遼河油田/ /油管油管/CO/CO2 2腐蝕腐蝕腐蝕的危害腐蝕的危害直接經(jīng)濟(jì)損失直接經(jīng)

3、濟(jì)損失腐蝕的直接經(jīng)濟(jì)損失是指由于腐蝕的存在而導(dǎo)致總費(fèi)用的增量。腐蝕的直接經(jīng)濟(jì)損失是指由于腐蝕的存在而導(dǎo)致總費(fèi)用的增量。 直接經(jīng)濟(jì)損失：直接經(jīng)濟(jì)損失： 資本費(fèi)用，具體包括更換設(shè)備及建筑費(fèi)、富裕容量費(fèi)、多余的備用資本費(fèi)用，具體包括更換設(shè)備及建筑費(fèi)、富裕容量費(fèi)、多余的備用設(shè)備費(fèi)；設(shè)備費(fèi)； 控制費(fèi)用，包括維修費(fèi)、腐蝕控制費(fèi)；控制費(fèi)用，包括維修費(fèi)、腐蝕控制費(fèi)； 設(shè)計(jì)費(fèi)用，包括建筑材料、腐蝕容差、特殊工藝；設(shè)計(jì)費(fèi)用，包括建筑材料、腐蝕容差、特殊工藝； 相關(guān)費(fèi)用，包括產(chǎn)品損失、技術(shù)支持、保險(xiǎn)、零件及設(shè)備存貨。相關(guān)費(fèi)用，包括產(chǎn)品損失、技術(shù)支持、保險(xiǎn)、零件及設(shè)備存貨。美國(guó)因腐蝕造成的損失達(dá)到美國(guó)因腐蝕造成的損失

4、達(dá)到1100美元美元/（人（人年）年） 中國(guó)：因腐蝕造成的損失約為中國(guó)：因腐蝕造成的損失約為400元元/（人（人年）年）。 直接損失約直接損失約2288億元人民幣億元人民幣 腐蝕總損失可達(dá)腐蝕總損失可達(dá)5000億元億元 （約占我國(guó)（約占我國(guó)GNP的的5% ） 腐蝕損失（代價(jià)）腐蝕損失（代價(jià)）= =故障損失故障損失+ +防護(hù)費(fèi)用防護(hù)費(fèi)用407226321801132111228410 05 5 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 1 5 5 0 0 0 02 2 0 0 0 0 0 02 2 5 5 0 0 0 03 3 0 0 0 0 0 03 3 5 5 0 0 0 04 4 0

5、 0 0 0 0 04 4 5 5 0 0 0 0穿孔次數(shù)一九九三年 一九九四年 一九九五年 一九九六年 一九九七年 一九九八年油油田田注注水水系系統(tǒng)統(tǒng)管管線線歷歷年年穿穿孔孔柱柱狀狀圖圖腐蝕控制的合理性腐蝕控制的合理性材料腐蝕的基本概念材料腐蝕的基本概念 “金屬腐蝕金屬腐蝕是金屬?gòu)脑貞B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)的化學(xué)變化及電化是金屬?gòu)脑貞B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)的化學(xué)變化及電化 學(xué)變化學(xué)變化”。 腐蝕可以從幾個(gè)方面下定義：腐蝕可以從幾個(gè)方面下定義： （1）由于材料與環(huán)境及應(yīng)力作用而引起的材料的破壞和變質(zhì)；）由于材料與環(huán)境及應(yīng)力作用而引起的材料的破壞和變質(zhì)； （2）除了機(jī)械破壞以外的材料的一切破壞；）除了機(jī)械破壞以

6、外的材料的一切破壞； （3）冶金的逆過(guò)程等。）冶金的逆過(guò)程等。 “材料的腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和材料的腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和/或物理作用或物理作用的的 破壞的現(xiàn)象破壞的現(xiàn)象” “材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而變質(zhì)和材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而變質(zhì)和 破壞的現(xiàn)象破壞的現(xiàn)象”。 腐蝕的類型腐蝕的類型依據(jù)腐蝕機(jī)理分類法：依據(jù)腐蝕機(jī)理分類法：（1）化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕（Chemical Corrosion） 材料與周圍非電解質(zhì)之間發(fā)生純化學(xué)作用而引起的腐蝕損傷材料與周圍非電解質(zhì)之間發(fā)生純化學(xué)作用而引起的腐蝕損傷稱為化學(xué)腐蝕。稱為化學(xué)腐蝕。腐蝕

7、反應(yīng)過(guò)程中不伴隨電流產(chǎn)生。 （2）電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕（Electrochemical Corrosion） 金屬和電解質(zhì)接觸時(shí)，由于腐蝕電池作用而引起的金屬腐蝕金屬和電解質(zhì)接觸時(shí)，由于腐蝕電池作用而引起的金屬腐蝕現(xiàn)象稱為電化學(xué)腐蝕?，F(xiàn)象稱為電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。 材料與裝備的環(huán)境損傷形式材料與裝備的環(huán)境損傷形式腐蝕類型腐蝕類型依據(jù)腐蝕形態(tài)分類法：依據(jù)腐蝕形態(tài)分類法：（1）普遍性腐蝕普遍性腐蝕（或全面腐蝕）（或全面腐蝕）（General Corrosion） 腐蝕分布在整個(gè)金屬的表面，可以是均勻的或不均腐蝕分布在整個(gè)金屬的表面，可以是均勻的或不均勻的。勻的。 （2）局部腐蝕局

8、部腐蝕（Localized Corrosion） 局部既可以是部位的也可以是成分的局部既可以是部位的也可以是成分的 。 （3） 應(yīng)力作用下的腐蝕斷裂應(yīng)力作用下的腐蝕斷裂 材料在應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的開(kāi)材料在應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的開(kāi)裂及斷裂失效現(xiàn)象。裂及斷裂失效現(xiàn)象。 力+腐蝕環(huán)境構(gòu)件低應(yīng)力脆斷 靜應(yīng)力+腐蝕SCC 交變應(yīng)力+腐蝕CF 靜應(yīng)力+氫環(huán)境HE 微動(dòng)+腐蝕FCF 應(yīng)力作用下的材料環(huán)境損傷應(yīng)力作用下的材料環(huán)境損傷材料類型材料類型高分子材料高分子材料玻璃與陶瓷玻璃與陶瓷混凝土混凝土腐蝕類型腐蝕類型或表現(xiàn)或表現(xiàn)化學(xué)氧化；化學(xué)氧化；水解；水解；應(yīng)力腐蝕（環(huán)境應(yīng)應(yīng)力腐

9、蝕（環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂）；力開(kāi)裂）；生物腐蝕；生物腐蝕；輻照分解；輻照分解；熱、光氧化分解；熱、光氧化分解；溶脹溶解溶脹溶解水解；水解；酸、堿侵蝕酸、堿侵蝕（溶解）；（溶解）；風(fēng)化風(fēng)化（溶解與水解浸（溶解與水解浸析）；析）；選擇性腐蝕；選擇性腐蝕；應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕溶解浸蝕溶解浸蝕（物理性溶解）；（物理性溶解）；分解型腐蝕分解型腐蝕（化學(xué)作用）；（化學(xué)作用）；膨脹型腐蝕膨脹型腐蝕（物理或化學(xué)作用）（物理或化學(xué)作用）非金屬材料的腐蝕類型非金屬材料的腐蝕類型 硫化物環(huán)境中輸送鋼管的主要腐蝕類型硫化物環(huán)境中輸送鋼管的主要腐蝕類型 硫化物環(huán)境中輸送鋼管腐蝕的影響因素硫化物環(huán)境中輸送鋼管腐蝕的影響因素 輸送鋼管

10、的硫化物環(huán)境損傷評(píng)價(jià)方法輸送鋼管的硫化物環(huán)境損傷評(píng)價(jià)方法 高頻電阻焊（高頻電阻焊（ERW）管的溝槽腐蝕行為與評(píng)價(jià)）管的溝槽腐蝕行為與評(píng)價(jià)二、二、油氣輸送管硫化物環(huán)境腐蝕行為油氣輸送管硫化物環(huán)境腐蝕行為及其評(píng)價(jià)及其評(píng)價(jià)硫化物環(huán)境中輸送管的主要腐蝕硫化物環(huán)境中輸送管的主要腐蝕類型類型（一）鋼在（一）鋼在H2S環(huán)境中的腐蝕機(jī)理：環(huán)境中的腐蝕機(jī)理：（1）H2S的性質(zhì)的性質(zhì) 摩爾質(zhì)量：摩爾質(zhì)量：34.08g/mol 密度：密度：1.539g/L(25)；相對(duì)空氣密度相對(duì)空氣密度：1.1906(空氣空氣=1) 在水中的溶解度大在水中的溶解度大：3480mg/L(25,0.1MPa)，大于，大于CO2和和O

11、2 腐蝕性：干腐蝕性：干H2S無(wú)腐蝕性；無(wú)腐蝕性；溶于水后有強(qiáng)的腐蝕性溶于水后有強(qiáng)的腐蝕性 毒性大毒性大腐蝕電池的電極過(guò)程腐蝕電池的電極過(guò)程 陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程 金屬原子離子化：金屬原子離子化： M晶格晶格 M吸附吸附 M吸附吸附+mH2O Mn+mH2O + ne水化金屬離子水化金屬離子Mn+mH2O從雙電層溶液側(cè)向溶液深處遷移從雙電層溶液側(cè)向溶液深處遷移陰極過(guò)程陰極過(guò)程還原過(guò)程還原過(guò)程 2H+ + 2e H2 或：在中性或堿性溶液中：或：在中性或堿性溶液中： O2 + 2H2O + 4e = 40H- 在酸性溶液中：在酸性溶液中： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O （一）（一）H2S

12、環(huán)境腐蝕機(jī)理：環(huán)境腐蝕機(jī)理：（2）電化學(xué)腐蝕過(guò)程）電化學(xué)腐蝕過(guò)程由于腐蝕電池作用而引起的金屬腐蝕現(xiàn)象稱為由于腐蝕電池作用而引起的金屬腐蝕現(xiàn)象稱為電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。 陽(yáng)極溶解：陽(yáng)極溶解：Fe Fe2+ + 2e 水中電離：水中電離：H2S H+ + HS；HSH+ + S2 陰極還原：陰極還原：H+ + e H 部分部分H原子復(fù)合：原子復(fù)合：H + H H2 進(jìn)入水溶液，逸到空氣中進(jìn)入水溶液，逸到空氣中 部分部分H原子進(jìn)入鋼內(nèi)部原子進(jìn)入鋼內(nèi)部 （H2S為強(qiáng)滲氫介質(zhì)，是為強(qiáng)滲氫介質(zhì)，是HIC與與SSC的主要原因的主要原因）（一）（一）H2S環(huán)境腐蝕機(jī)理：環(huán)境腐蝕機(jī)理：（3）H2S導(dǎo)致氫損傷過(guò)程

13、導(dǎo)致氫損傷過(guò)程 H原子進(jìn)入鋼內(nèi)部形成高壓（達(dá)原子進(jìn)入鋼內(nèi)部形成高壓（達(dá)300MPa）氫氣）氫氣 HB（表面氫鼓泡）（表面氫鼓泡） HIC（內(nèi)部形成階梯裂紋）（內(nèi)部形成階梯裂紋） 進(jìn)入鋼內(nèi)部進(jìn)入鋼內(nèi)部H原子與外力聯(lián)合作用原子與外力聯(lián)合作用 SSC（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） SOHIC（應(yīng)力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋）（應(yīng)力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋） 即（即（b）與（）與（c）的復(fù)合過(guò)程）的復(fù)合過(guò)程（二）（二）含含H2S油氣環(huán)境油氣環(huán)境腐蝕類型腐蝕類型依據(jù)腐蝕形態(tài)與陰極、陽(yáng)極過(guò)程分類法：依據(jù)腐蝕形態(tài)與陰極、陽(yáng)極過(guò)程分類法：（1）全面腐蝕（或普遍性腐蝕）全面腐蝕（或普遍性腐蝕） 腐蝕分布在整個(gè)鋼管的表面

14、，均勻的或不均勻的，導(dǎo)致管壁腐蝕分布在整個(gè)鋼管的表面，均勻的或不均勻的，導(dǎo)致管壁減薄。減薄。陽(yáng)極溶解：陽(yáng)極溶解：Fe Fe2+ + 2e（2）局部腐蝕）局部腐蝕 局部減薄或穿孔。局部減薄或穿孔。 主要包括：點(diǎn)蝕；縫隙腐蝕；電偶腐蝕；焊縫區(qū)腐蝕等。主要包括：點(diǎn)蝕；縫隙腐蝕；電偶腐蝕；焊縫區(qū)腐蝕等。 （3） 陰極析陰極析H導(dǎo)致的開(kāi)裂、鼓泡、斷裂導(dǎo)致的開(kāi)裂、鼓泡、斷裂 在應(yīng)力和腐蝕過(guò)程中還原的在應(yīng)力和腐蝕過(guò)程中還原的H共同作用下發(fā)生的開(kāi)裂及斷裂共同作用下發(fā)生的開(kāi)裂及斷裂失效現(xiàn)象失效現(xiàn)象氫損傷氫損傷 主要包括：主要包括： HIC；SSC；HB；SOHIC2.1 全面腐蝕全面腐蝕/局部腐蝕局部腐蝕1、腐

15、蝕特點(diǎn)、腐蝕特點(diǎn)（1）濕含）濕含H2S天然氣對(duì)鋼的腐蝕速率：天然氣對(duì)鋼的腐蝕速率：10100mm/年（耐蝕）年（耐蝕）（2）含）含H2S、Cl-水水/天然氣對(duì)鋼的腐蝕速率：天然氣對(duì)鋼的腐蝕速率：120mm/年（不耐蝕）年（不耐蝕）2、腐蝕失效形式、腐蝕失效形式 點(diǎn)蝕導(dǎo)致局部穿孔，點(diǎn)蝕導(dǎo)致局部穿孔，破壞速度破壞速度H2S比比CO2嚴(yán)重得多！嚴(yán)重得多！NoImage2.2 H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷1、 HIC (Hydrogen Induced Cracking)氫誘發(fā)裂紋（氫致開(kāi)裂氫誘發(fā)裂紋（氫致開(kāi)裂或氫致階梯型破裂）或氫致階梯型破裂）2.2 H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境

16、導(dǎo)致的輸送管損傷2、 HB (Hydrogen Blistering)（氫鼓泡）（氫鼓泡）2.2 H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷3、SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 拉應(yīng)力（外加或殘余）拉應(yīng)力（外加或殘余）促進(jìn)促進(jìn)H在冶金缺陷處（晶界、相界、位錯(cuò)、裂紋在冶金缺陷處（晶界、相界、位錯(cuò)、裂紋等）富集，導(dǎo)致突發(fā)性（數(shù)小時(shí)等）富集，導(dǎo)致突發(fā)性（數(shù)小時(shí)3個(gè)月）、低應(yīng)力（個(gè)月）、低應(yīng)力（s sb）、脆性開(kāi)裂）、脆性開(kāi)裂或斷裂。或斷裂。2.2 H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷4、SOHIC (Stress O

17、riented Hydrogen Induced Cracking)應(yīng)應(yīng)力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋（一）全面腐蝕（一）全面腐蝕/局部腐蝕局部腐蝕（1）H2S 含量：含量：200400mg/L時(shí)腐蝕速率最大（耐蝕性與時(shí)腐蝕速率最大（耐蝕性與 FexSy形式有關(guān)，形式有關(guān)，F(xiàn)eS2與與FeS耐蝕性較好，耐蝕性較好，F(xiàn)e9S8較差）較差）（2）pH:6時(shí)，油管壽命時(shí)，油管壽命20年年（3）溫度：）溫度：5585腐蝕速率最大腐蝕速率最大（4）流速：）流速：3 10m/s范圍，腐蝕較輕，緩蝕劑可起作用范圍，腐蝕較輕，緩蝕劑可起作用（5）Cl-：破壞保護(hù)膜；：破壞保護(hù)膜；FeCl2水解促進(jìn)點(diǎn)蝕穿孔水

18、解促進(jìn)點(diǎn)蝕穿孔硫化物環(huán)境中輸送鋼管腐蝕的硫化物環(huán)境中輸送鋼管腐蝕的影響因素影響因素2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.1 環(huán)境因素環(huán)境因素（1）H2S濃度：酸性天然氣濃度：酸性天然氣總壓總壓0.4MPa，H2S氣壓氣壓0.0003MPa 在滿足上述條件的環(huán)境中敏感材料易產(chǎn)生在滿足上述條件的環(huán)境中敏感材料易產(chǎn)生SSC破壞。破壞。酸性天然氣系統(tǒng)酸性天然氣系統(tǒng)（天然氣體積是在（天然氣體積是在0，0.101325MPa狀態(tài)下）狀態(tài)下）H2S/CO21/500時(shí)，時(shí)，H2S腐蝕為主腐蝕為主（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送

19、管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.1 環(huán)境因素環(huán)境因素（2）溫度：）溫度：24時(shí)時(shí)SSC最為敏感最為敏感（3）pH值：值：pH SSC（4）CO2：CO2 SSC2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（1）硬度（強(qiáng)度）：硬度）硬度（強(qiáng)度）：硬度HRC22時(shí)不易產(chǎn)生時(shí)不易產(chǎn)生SSC破壞。破壞。（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.1 SSC (Sulfide

20、Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（1）硬度：）硬度：焊接接頭焊接接頭或焊縫硬度常?；蚝缚p硬度常常HRC22，故易產(chǎn)生，故易產(chǎn)生SSC破壞。破壞。（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷Q/7Mn sC16Mn鋼鋼SSC斷裂斷裂2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（2）顯微）顯微組織：組織： 在在H2SH2O環(huán)境中，對(duì)環(huán)境中，對(duì)SCC抗力按下列順序遞減：抗力按下列順序遞減：鐵素體中均勻分布的球狀碳化物

21、組織鐵素體中均勻分布的球狀碳化物組織 完全回火后的淬火顯微組織完全回火后的淬火顯微組織 正火和回火后的顯微組織正火和回火后的顯微組織 正火后的顯微組織正火后的顯微組織 淬火后未回火的馬氏體組織。淬火后未回火的馬氏體組織。（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（3）化學(xué)成分）化學(xué)成分：有害元素：有害元素：Ni1%； Mn1.6%（避免（避免SSC敏感的馬氏體、貝氏體形成）敏感的馬氏體、貝氏體形成） S0.003% （最好在（最好在0.0

22、02%以下，控制以下，控制MnS形成）形成） P0.008%（避免在晶界聚集）（避免在晶界聚集）（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（4）冷變形）冷變形增大硬度，引入殘余拉應(yīng)力增大硬度，引入殘余拉應(yīng)力（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）（硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂） 2.1.2 材料因素材料因素（5）焊縫）焊縫SSC的控制（適用于

23、的控制（適用于510MPa管線焊縫）管線焊縫） 合理選擇焊接材料與工藝：合理選擇焊接材料與工藝： 焊絲、焊劑匹配保證焊縫與母材等強(qiáng)度；焊絲、焊劑匹配保證焊縫與母材等強(qiáng)度； 焊縫金屬：焊縫金屬：Mn1.6%；Si 1%； 焊后不熱處理者：焊后不熱處理者：Cr + Ni + Mo0.25%；C1.5% 控制焊縫硬度：控制焊縫硬度：HB200；不宜超過(guò)；不宜超過(guò)HB225 焊后熱處理：消除殘余拉應(yīng)力；焊后熱處理：消除殘余拉應(yīng)力；620以上處理以上處理 細(xì)化細(xì)化HAZ晶粒，改善組織結(jié)構(gòu)晶粒，改善組織結(jié)構(gòu)（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.2 HIC & HB氫誘發(fā)裂紋與氫鼓

24、泡氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.2.1 特特 點(diǎn)點(diǎn)（1）HIC常出現(xiàn)于常出現(xiàn)于抗抗SSC的延性好的低中強(qiáng)度管線鋼和容器鋼上的延性好的低中強(qiáng)度管線鋼和容器鋼上（2）HIC不需要任何外力，開(kāi)裂方向通常與不需要任何外力，開(kāi)裂方向通常與SSC裂紋垂直裂紋垂直（3）HIC裂紋平行于板面和軋制方向，裂紋平行于板面和軋制方向，HB為橢圓，長(zhǎng)軸沿軋向?yàn)闄E圓，長(zhǎng)軸沿軋向（4）冶金缺陷處形成高壓（）冶金缺陷處形成高壓（3000大氣壓）氫氣導(dǎo)致大氣壓）氫氣導(dǎo)致HIC或或HB（C、Mn、P偏析異常組織、偏析異常組織、MnS夾雜、夾雜、帶狀珠光體帶狀珠光體/鐵素體相界

25、鐵素體相界）16Mn鋼鋼HIC2.2 HIC & HB氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.2.2 影響因素影響因素（1）環(huán)境因素）環(huán)境因素 H2S分壓：分壓： 0.10.5MPa為為HIC敏感性高范圍；低強(qiáng)度碳鋼：敏感性高范圍；低強(qiáng)度碳鋼：0.002MPa pH值：值：pH=6時(shí)，時(shí)，HIC最不敏感；最不敏感； CO2：促進(jìn)：促進(jìn)HIC Cl-：促進(jìn)酸性環(huán)境中的：促進(jìn)酸性環(huán)境中的HIC 溫度：溫度：24時(shí)時(shí)HIC最敏感最敏感2.2 HIC & HB氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致

26、的輸送管損傷2.2.2 影響因素影響因素（2）冶金因素）冶金因素 顯微組織：顯微組織： 敏感組織敏感組織帶狀珠光體帶狀珠光體；板中心；板中心Mn、S等偏析帶低溫轉(zhuǎn)變組織等偏析帶低溫轉(zhuǎn)變組織 化學(xué)成分：化學(xué)成分： Mn/C(降低降低C)有利；有利；S有害有害(加入適量加入適量Ca可改變可改變MnS形態(tài)與分布，有利形態(tài)與分布，有利) P、Mn、Si 、Cr、Mo均易偏析，應(yīng)嚴(yán)格控制；均易偏析，應(yīng)嚴(yán)格控制； Cu在在pH5的環(huán)境中，促進(jìn)鋼表面形成的環(huán)境中，促進(jìn)鋼表面形成H的阻擋層的阻擋層，有利，有利HIC控制控制 夾雜物：夾雜物：MnS的熱膨脹系數(shù)大于鋼基，易在界面形成的熱膨脹系數(shù)大于鋼基，易在界面

27、形成H“陷阱陷阱” 83455474403432312784225618880 01 10 00 00 02 20 00 00 03 30 00 00 04 40 00 00 05 50 00 00 06 60 00 00 07 70 00 00 08 80 00 00 09 90 00 00 0穿穿孔孔次次數(shù)數(shù)一一九九九九三三年年一一九九九九五五年年一一九九九九七七年年一一九九九九九九年年油油田田生生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)歷歷年年穿穿孔孔柱柱狀狀圖圖HIC敏感性指數(shù)敏感性指數(shù)Q非金屬夾雜的投影非金屬夾雜的投影2.2 HIC & HB氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡氫誘發(fā)裂紋與氫鼓泡（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送

28、管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷2.2.2 HIC控制的冶金途徑控制的冶金途徑（1）降低鋼的）降低鋼的S含量（含量（0.003%）、）、Mn含量等；含量等；（2）加）加Ca處理，控制處理，控制MnS夾雜物形態(tài)，夾雜物形態(tài)，Ca/S：23，Ca不宜過(guò)高不宜過(guò)高 避免避免Ca-S-O 夾雜物形成；夾雜物形成；（3）降低碳含量，控制帶狀珠光體組織生成；）降低碳含量，控制帶狀珠光體組織生成；（4）避免板材中部或焊縫區(qū)低溫轉(zhuǎn)變硬顯微組織的形成；）避免板材中部或焊縫區(qū)低溫轉(zhuǎn)變硬顯微組織的形成；（5）控制工藝，獲得均勻的細(xì)晶組織）控制工藝，獲得均勻的細(xì)晶組織2.3 SOHICC（應(yīng)力導(dǎo)向氫誘發(fā)裂紋）（應(yīng)力導(dǎo)向氫誘

29、發(fā)裂紋） 1、產(chǎn)生條件：、產(chǎn)生條件：拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力 + HIC常發(fā)生在靠近焊縫被硬化的常發(fā)生在靠近焊縫被硬化的熱影響區(qū)（熱影響區(qū)（HAZ）的基體金）的基體金屬中，或?qū)僦?，或SSC裂紋尖端。裂紋尖端。2、控制途徑：、控制途徑：控制控制HIC與與SSC（二）（二） H2S環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷環(huán)境導(dǎo)致的輸送管損傷輸送管硫化物環(huán)境損傷評(píng)價(jià)方法管硫化物環(huán)境損傷評(píng)價(jià)方法（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSC）1、可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 7539四點(diǎn)彎曲加載法四點(diǎn)彎曲加載法 （已納入（已納入GB/T971.3-C級(jí)輸送鋼管交貨技術(shù)條件）級(jí)輸送鋼管交貨

30、技術(shù)條件）（2）美國(guó)）美國(guó)NACE標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)：NACE TM 0177 拉伸加載；三點(diǎn)彎梁（打孔）加載；拉伸加載；三點(diǎn)彎梁（打孔）加載；C型環(huán)加載；雙懸臂梁加載型環(huán)加載；雙懸臂梁加載（3）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB4157 拉伸加載法拉伸加載法（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂2、溶液、溶液（1）A溶液：溶液： 硫化氫飽和硫化氫飽和0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl（2）B溶液：溶液： 硫化氫飽和硫化氫飽和0.23%乙酸乙酸 + 0.4%醋酸鈉醋酸鈉 + 5% NaCl（3）三點(diǎn)彎梁加載專用溶液：）三點(diǎn)彎梁加載專用溶液： 硫化氫飽和硫化氫飽和0.5%乙酸乙酸3、拉伸加載、拉伸加

31、載（1）設(shè)備：恒載荷拉伸試驗(yàn)機(jī)等）設(shè)備：恒載荷拉伸試驗(yàn)機(jī)等（2）評(píng)）評(píng) 價(jià)價(jià) 應(yīng)力應(yīng)力壽命曲線：確定壽命曲線：確定SSCSSC門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定）門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定） 給定應(yīng)力（如給定應(yīng)力（如0.720.72s ss s，0.800.80s ss s，0.900.90s ss s等）下等）下720h720h不斷裂不斷裂1612611334843861165491489743960 02 2 0 0 0 0 0 04 4 0 0 0 0 0 06 6 0 0 0 0 0 08 8 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 01 1 2 2 0 0 0 0 0 01

32、 1 4 4 0 0 0 0 0 01 1 6 6 0 0 0 0 0 01 1 8 8 0 0 0 0 0 0經(jīng)經(jīng) 濟(jì)濟(jì) 損損 失失( ( 萬(wàn)萬(wàn) 元元 ) )一一 九九 九九 三三 年年一一 九九 九九 五五 年年一一 九九 九九 七七 年年一一 九九 九九 九九 年年油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕經(jīng)濟(jì)損失柱狀圖3、拉伸加載、拉伸加載（3）特點(diǎn)）特點(diǎn) 應(yīng)力數(shù)值較準(zhǔn)（特別是恒載荷加載），較為苛刻；應(yīng)力數(shù)值較準(zhǔn)（特別是恒載荷加載），較為苛刻； 試驗(yàn)裝置較為復(fù)雜；試驗(yàn)裝置較為復(fù)雜； 開(kāi)裂或斷裂較易判斷，且可實(shí)時(shí)跟蹤；開(kāi)裂或斷裂較易判斷，且可實(shí)時(shí)跟蹤； 適用于厚壁鋼管；適用于厚壁鋼管； 若采用若采用“應(yīng)力應(yīng)力壽命

33、曲線壽命曲線”，則工作量大，費(fèi)用高。，則工作量大，費(fèi)用高。（4）適用范圍：）適用范圍： 大口徑厚壁管：母材；焊縫大口徑厚壁管：母材；焊縫(將焊縫評(píng)價(jià)區(qū)放在工作段內(nèi)將焊縫評(píng)價(jià)區(qū)放在工作段內(nèi))等等斷口形貌斷口形貌（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSC）4、四點(diǎn)彎曲加載、四點(diǎn)彎曲加載（1）裝置：）裝置：4、四點(diǎn)彎曲加載、四點(diǎn)彎曲加載（2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 裝置較為簡(jiǎn)單；裝置較為簡(jiǎn)單； 不受鋼管壁厚限制；不受鋼管壁厚限制； 存在較寬的最大等值拉應(yīng)力區(qū)域，數(shù)據(jù)分散性??；存在較寬的最大等值拉應(yīng)力區(qū)域，數(shù)據(jù)分散性?。?一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛（3 3）適用范圍：）適用

34、范圍： 大口徑鋼管：母材；焊縫大口徑鋼管：母材；焊縫( (焊縫及部分母材應(yīng)放在內(nèi)支點(diǎn)之間焊縫及部分母材應(yīng)放在內(nèi)支點(diǎn)之間) )4、四點(diǎn)彎曲加載、四點(diǎn)彎曲加載（4）評(píng)價(jià)：）評(píng)價(jià)： 應(yīng)力應(yīng)力壽命曲線：確定壽命曲線：確定SSC門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定）門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定） 給定應(yīng)力（如給定應(yīng)力（如0.72s ss,0.80s ss,0.90s ss等）下等）下720h不開(kāi)裂或斷裂不開(kāi)裂或斷裂ISO和國(guó)標(biāo)規(guī)定：和國(guó)標(biāo)規(guī)定：A溶液；溶液；0.72s ss；720h張應(yīng)力表面張應(yīng)力表面?zhèn)让鎮(zhèn)让妫ㄒ唬┝蚧飸?yīng)力腐蝕開(kāi)裂（一）硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SSC）5、C型環(huán)加載型環(huán)加載（1）裝置：）裝置：4(p

35、 si)21 0(p si)=cSTSn5、 C型環(huán)加載型環(huán)加載（2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 裝置較為簡(jiǎn)單；裝置較為簡(jiǎn)單； 不改變鋼管曲率時(shí)，加力準(zhǔn)；不改變鋼管曲率時(shí)，加力準(zhǔn)； 一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛（3 3）適用范圍：）適用范圍： 小口徑薄壁管：母材；電阻焊焊縫（焊縫應(yīng)較窄）小口徑薄壁管：母材；電阻焊焊縫（焊縫應(yīng)較窄）5、 C型環(huán)加載型環(huán)加載（4）評(píng)價(jià)：）評(píng)價(jià)： 應(yīng)力應(yīng)力壽命曲線：確定壽命曲線：確定SSC門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定）門限應(yīng)力（數(shù)值尚無(wú)同一規(guī)定） 給定應(yīng)力（如給定應(yīng)力（如0.72s ss，0.80s ss，0.90s ss等）下等）下720h不開(kāi)裂或斷裂不開(kāi)裂

36、或斷裂6、 三點(diǎn)彎梁三點(diǎn)彎梁(三點(diǎn)彎曲三點(diǎn)彎曲)加載加載（1）裝置：）裝置：6、 三點(diǎn)彎曲加載三點(diǎn)彎曲加載（2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 裝置較為簡(jiǎn)單；裝置較為簡(jiǎn)單； 裂紋開(kāi)裂位置定位（打孔中心連線）；裂紋開(kāi)裂位置定位（打孔中心連線）； 一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛；一旦裂紋出現(xiàn)會(huì)有應(yīng)力松弛； 求得的力值為求得的力值為虛擬臨界應(yīng)力虛擬臨界應(yīng)力，不能作為設(shè)計(jì)許用應(yīng)力不能作為設(shè)計(jì)許用應(yīng)力； 如果與其他方法選用相同的溶液，則該方法苛刻如果與其他方法選用相同的溶液，則該方法苛刻（3 3）適用范圍：）適用范圍： 大口徑鋼管：母材（不適用于焊縫試樣）大口徑鋼管：母材（不適用于焊縫試樣）6、 三點(diǎn)彎曲加載三點(diǎn)彎曲加載（3

37、）評(píng)價(jià)）評(píng)價(jià)計(jì)算虛擬臨界應(yīng)力計(jì)算虛擬臨界應(yīng)力Sc：D試樣最大撓度；試樣最大撓度；S虛擬應(yīng)力；虛擬應(yīng)力；E彈性模量；彈性模量；t試樣厚度；試樣厚度；L試樣長(zhǎng)度；試樣長(zhǎng)度；T試驗(yàn)結(jié)果（試樣未開(kāi)裂時(shí)取試驗(yàn)結(jié)果（試樣未開(kāi)裂時(shí)取1；開(kāi)裂時(shí)?。婚_(kāi)裂時(shí)取-1）；）；n總試驗(yàn)的試樣數(shù)目總試驗(yàn)的試樣數(shù)目10倍放大鏡觀察倍放大鏡觀察開(kāi)裂情況開(kāi)裂情況（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）1、裝置：、裝置：1硫化氫瓶；硫化氫瓶；2流量計(jì)；流量計(jì)；3捕集瓶；捕集瓶；4試樣；試樣；5試驗(yàn)溶液；試驗(yàn)溶液；610%氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液抗階梯破裂（抗階梯破裂（HIC）試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖）試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖 三點(diǎn)彎梁加載試樣中部打孔

38、三點(diǎn)彎梁加載試樣中部打孔SCC敏感性增強(qiáng)敏感性增強(qiáng)（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）2、試樣取樣：、試樣取樣：0510152025303540240250260270280290300310BMBMWMHAZHAZmicrohardness/HKdistance/mm（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）3、溶液：、溶液：（1）美國(guó)）美國(guó)NACE TM0284（1996，2003版）版） A溶液：硫化氫飽和溶液：硫化氫飽和0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl B溶液：硫化氫飽和人工海水溶液：硫化氫飽和人工海水（2）ISO3183-3與國(guó)標(biāo)與國(guó)標(biāo)GB9711.3規(guī)定輸送鋼管規(guī)定輸送鋼

39、管采用采用NACE的的A溶液：溶液： 硫化氫飽和硫化氫飽和0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl（3）國(guó)標(biāo)）國(guó)標(biāo)GB8650（針對(duì)（針對(duì)一般工業(yè)一般工業(yè)）規(guī)定采用）規(guī)定采用NACE溶液溶液 （二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）4、評(píng)價(jià)參數(shù)及判據(jù)：、評(píng)價(jià)參數(shù)及判據(jù)：4.1 評(píng)價(jià)參數(shù)評(píng)價(jià)參數(shù)在在100倍的金相顯微鏡下觀測(cè)量裂紋幾何參量，計(jì)算裂紋率：倍的金相顯微鏡下觀測(cè)量裂紋幾何參量，計(jì)算裂紋率：（1）裂紋敏感率：）裂紋敏感率： CSR=（ab）/(WT)100%（2）裂紋長(zhǎng)度率：）裂紋長(zhǎng)度率： CLR=（a）/W100%（3）裂紋厚度率：）裂紋厚度率： CTR=（b）/T100% 式中：式中：

40、a裂紋長(zhǎng)度，裂紋長(zhǎng)度，mm；b裂紋厚度，裂紋厚度，mm； W試樣寬度，試樣寬度，mm；T試樣厚度，試樣厚度，mm。（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）4、評(píng)價(jià)參數(shù)及判據(jù)：、評(píng)價(jià)參數(shù)及判據(jù)：4.2 判據(jù)判據(jù)針對(duì)輸送鋼管針對(duì)輸送鋼管ISO3183-3與國(guó)標(biāo)與國(guó)標(biāo)GB9711.3規(guī)定的判據(jù)（選擇規(guī)定的判據(jù)（選擇A溶液）溶液）(每個(gè)試樣每個(gè)試樣3個(gè)截面平均值個(gè)截面平均值):（1）裂紋敏感率：）裂紋敏感率： CSR2%（2）裂紋長(zhǎng)度率：）裂紋長(zhǎng)度率： CLR 15%（3）裂紋厚度率：）裂紋厚度率： CTR 5%針對(duì)石油化工設(shè)備，國(guó)內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)單位給出的判據(jù)（選擇針對(duì)石油化工設(shè)備，國(guó)內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)單位給出

41、的判據(jù)（選擇A溶液）：溶液）：（1）裂紋敏感率：）裂紋敏感率： CSR0.5%（2）裂紋長(zhǎng)度率：）裂紋長(zhǎng)度率： CLR 5%（3）裂紋厚度率：）裂紋厚度率： CTR 1.5%針對(duì)石油化工設(shè)備，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位給出的判據(jù)（選擇針對(duì)石油化工設(shè)備，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位給出的判據(jù)（選擇B溶液）：溶液）： CSR0.05% ； CLR0.5%；CTR0.1%（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）5、實(shí)例：、實(shí)例：（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（二）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）5、實(shí)例：、實(shí)例：試樣條件試樣條件宏觀檢查宏觀檢查開(kāi)裂情況開(kāi)裂情況（100倍放大觀察）倍放大觀察）裂紋敏感率裂紋敏感率CSR（%）裂紋長(zhǎng)度率裂紋長(zhǎng)度率CLR（%

42、）裂紋厚度率裂紋厚度率CTR（%）管母縱向管母縱向取樣試樣取樣試樣無(wú)氫鼓泡無(wú)氫鼓泡有裂紋有裂紋對(duì)對(duì)HIC有一定敏感性有一定敏感性單個(gè)試樣最大數(shù)值單個(gè)試樣最大數(shù)值1.80256.903個(gè)平行試樣的平均值個(gè)平行試樣的平均值0.886.92.441、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 高頻電阻焊（高頻電阻焊（ERW）鋼管焊縫區(qū)）鋼管焊縫區(qū)/母材：母材：成分、夾雜物、組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)存在成分、夾雜物、組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)存在較大的差異，焊縫耐蝕性能明顯低，選擇較大的差異，焊縫耐蝕性能明顯低，選擇性腐蝕出溝狀形態(tài)，即性腐蝕出溝狀形態(tài)，即“溝槽腐蝕溝槽腐蝕”或或“溝腐蝕。溝腐蝕。2、影響因素、影響因素 （1）材料因素：成

43、分（）材料因素：成分（C、Mn、S低有利）；組織均勻性；夾雜物；低有利）；組織均勻性；夾雜物； 殘余應(yīng)力；焊縫缺陷等殘余應(yīng)力；焊縫缺陷等 （2）環(huán)境因素：溶液中溶解）環(huán)境因素：溶液中溶解O2、Cl-、H2S、CO2、溫度等、溫度等ERW焊管的焊管的溝槽腐蝕行為溝槽腐蝕行為及其評(píng)價(jià)及其評(píng)價(jià)3、試驗(yàn)方法：、試驗(yàn)方法：（1）腐蝕環(huán)境：）腐蝕環(huán)境：3.5%NaCl中性水溶液；中性水溶液；（2）儀器：恒電位儀）儀器：恒電位儀溫度溫度()30環(huán)境氣壓環(huán)境氣壓1atm水溶液流速水溶液流速無(wú)無(wú)溶液溶液是否除氧是否除氧否否更換溶液時(shí)間更換溶液時(shí)間12小時(shí)小時(shí)試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)間144小時(shí)小時(shí)試驗(yàn)溶液試驗(yàn)溶液3.5%

44、NaCl中性水溶液中性水溶液pH值值6.56.9試驗(yàn)儀器試驗(yàn)儀器恒電位儀，恒溫水浴，鹽橋，飽和甘汞電極等。恒電位儀，恒溫水浴，鹽橋，飽和甘汞電極等。4、評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）參數(shù)）參數(shù) 焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)：焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)： h2/h1（2）判據(jù)：）判據(jù)： 1.3時(shí)，一般認(rèn)為焊時(shí)，一般認(rèn)為焊 管對(duì)溝腐蝕不敏感管對(duì)溝腐蝕不敏感5、實(shí)例：、實(shí)例：試試 樣樣 編編 號(hào)號(hào)溝槽腐蝕敏感性系數(shù)溝槽腐蝕敏感性系數(shù)單試樣結(jié)果單試樣結(jié)果平均結(jié)果平均結(jié)果1號(hào)號(hào)1.501.661.32號(hào)號(hào)1.883號(hào)號(hào)1.656、控制方法、控制方法（1）控制合金成分：）控制合金成分： 有利的合金成分：有利的合金成分：C0.0

45、40.08%；S0.005%；Cu0.080.3%；Ca20ppm（2）優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)：）優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)： 組織均勻化：母材組織均勻化：母材/焊縫形成細(xì)化（焊縫形成細(xì)化（1012級(jí)）鐵素體（如淬火級(jí)）鐵素體（如淬火+高溫回火）；高溫回火）； 焊后退火消除殘余張應(yīng)力；焊后退火消除殘余張應(yīng)力； 降低降低S，添加，添加Ti，控制，控制MnS、FeS夾雜物形成與偏析；夾雜物形成與偏析； 添加添加Cu、Ca，提高耐蝕性，提高耐蝕性（3）改善環(huán)境條件）改善環(huán)境條件 除除O2（0.5mg/L）、）、CO2、H2S、Cl-，添加緩蝕劑等，添加緩蝕劑等（4）涂層保護(hù)）涂層保護(hù)三、輸送管腐蝕損傷的控制技術(shù)三、輸送管腐

46、蝕損傷的控制技術(shù) 合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與冷熱加工工藝合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與冷熱加工工藝 合理選材與開(kāi)發(fā)新材料合理選材與開(kāi)發(fā)新材料 環(huán)境的處理（如三脫一注、緩蝕劑的應(yīng)用等）環(huán)境的處理（如三脫一注、緩蝕劑的應(yīng)用等） 電化學(xué)保護(hù)（陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)）電化學(xué)保護(hù)（陰極保護(hù)與陽(yáng)極保護(hù)） 表面涂鍍層技術(shù)（濕法鍍、干法鍍等）表面涂鍍層技術(shù)（濕法鍍、干法鍍等） 表面改性技術(shù)（機(jī)械表面形變強(qiáng)化等）表面改性技術(shù)（機(jī)械表面形變強(qiáng)化等）石油天然氣工業(yè)領(lǐng)域的石油天然氣工業(yè)領(lǐng)域的主要表面處理技術(shù)主要表面處理技術(shù)保護(hù)性表面覆蓋層應(yīng)具備以下條件：保護(hù)性表面覆蓋層應(yīng)具備以下條件： （1）組織致密，孔隙率低，有一定的厚度，介質(zhì)不）組織致密，孔隙

47、率低，有一定的厚度，介質(zhì)不易穿透；易穿透；（2）與基體材料有良好的結(jié)合力，不易脫落；）與基體材料有良好的結(jié)合力，不易脫落；（3）具有較高的硬度、耐磨性、韌性和耐蝕性；）具有較高的硬度、耐磨性、韌性和耐蝕性；（4）在整個(gè)被保護(hù)表面上分布均勻；）在整個(gè)被保護(hù)表面上分布均勻；（5）對(duì)被保護(hù)的基體材料無(wú)損害影響。）對(duì)被保護(hù)的基體材料無(wú)損害影響。噴丸強(qiáng)化技術(shù)產(chǎn)生作用：產(chǎn)生作用：（1）組織結(jié)構(gòu)變化）組織結(jié)構(gòu)變化(如亞晶粒尺寸、位錯(cuò)密度及組如亞晶粒尺寸、位錯(cuò)密度及組態(tài)、相結(jié)構(gòu)等態(tài)、相結(jié)構(gòu)等)；（2）表層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力場(chǎng)；）表層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力場(chǎng)；（3）表面粗糙度變化。）表面粗糙度變化。 噴丸強(qiáng)化的原理噴丸

48、強(qiáng)化的原理噴丸強(qiáng)化層形變和殘余應(yīng)力分布噴丸強(qiáng)化層形變和殘余應(yīng)力分布 應(yīng)變強(qiáng)化層對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的組織影響作用應(yīng)變強(qiáng)化層對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的組織影響作用 噴丸強(qiáng)化對(duì)金屬材料應(yīng)力腐蝕抗力的影響噴丸強(qiáng)化對(duì)金屬材料應(yīng)力腐蝕抗力的影響（材料：（材料：Al6Zn2.4Mg0.74Cu0.10Cr；介質(zhì)：；介質(zhì)：0.5mol/L的的NaCl水溶液）水溶液）（未噴丸試樣；未噴丸試樣；噴丸試樣）噴丸試樣） 有機(jī)涂裝技術(shù)有機(jī)涂裝技術(shù)涂層類型：涂層類型：（1）涂料涂層（油漆涂層）涂料涂層（油漆涂層） 涂料涂層除對(duì)金屬具有保護(hù)作用外，還具有裝飾作用、標(biāo)志作用以涂料涂層除對(duì)金屬具有保護(hù)作用外，還具有裝飾作用、標(biāo)志作用以及特殊作用（如

49、絕緣、抗微生物、耐輻射、示溫、偽裝、防震、紅外及特殊作用（如絕緣、抗微生物、耐輻射、示溫、偽裝、防震、紅外線吸收、太陽(yáng)能接收等）。線吸收、太陽(yáng)能接收等）。（2）塑料涂層）塑料涂層 可以將塑料粉末噴涂在金屬表面經(jīng)熱固化形成塑料涂層，也可用層可以將塑料粉末噴涂在金屬表面經(jīng)熱固化形成塑料涂層，也可用層壓法將塑料薄膜直接粘接在金屬表面形成塑料涂層。用此法制成的有壓法將塑料薄膜直接粘接在金屬表面形成塑料涂層。用此法制成的有機(jī)涂層金屬板用途極為廣泛。常用的塑料薄膜有：丙烯酸樹(shù)脂薄膜、機(jī)涂層金屬板用途極為廣泛。常用的塑料薄膜有：丙烯酸樹(shù)脂薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚氟乙烯薄膜等。聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄

50、膜和聚氟乙烯薄膜等。（3）硬橡皮覆蓋層）硬橡皮覆蓋層 在橡膠中混入在橡膠中混入30%50%的硫進(jìn)行硫化，可制成硬橡皮，它具有耐的硫進(jìn)行硫化，可制成硬橡皮，它具有耐酸、耐堿腐蝕的特性，許多化工設(shè)備采用硬橡皮做襯里。其主要缺點(diǎn)酸、耐堿腐蝕的特性，許多化工設(shè)備采用硬橡皮做襯里。其主要缺點(diǎn)是加熱后會(huì)老化變脆，只能在是加熱后會(huì)老化變脆，只能在50以下使用。以下使用。防腐蝕涂料的基本組成防腐蝕涂料的基本組成基本組成基本組成典型品種典型品種主主 要要 作作 用用成膜物質(zhì)成膜物質(zhì) 油料、天然樹(shù)脂、合油料、天然樹(shù)脂、合成植物成植物 是涂料的基礎(chǔ)，粘接其他組分，牢固附著于被涂物表面，是涂料的基礎(chǔ)，粘接其他組分，牢

51、固附著于被涂物表面，形成連續(xù)固體涂膜，決定涂料及涂膜的基本特征形成連續(xù)固體涂膜，決定涂料及涂膜的基本特征顏料與填料顏料與填料 鈦白粉、滑石粉、鐵鈦白粉、滑石粉、鐵紅、鉛黃、鋁粉、紅、鉛黃、鋁粉、云母云母 具有著色、遮蓋、裝飾作用，并能改善涂膜性能（如防具有著色、遮蓋、裝飾作用，并能改善涂膜性能（如防銹、抗?jié)B、耐熱、導(dǎo)電、耐磨、耐候等），增強(qiáng)膜層銹、抗?jié)B、耐熱、導(dǎo)電、耐磨、耐候等），增強(qiáng)膜層強(qiáng)度，降低成本強(qiáng)度，降低成本分散介質(zhì)分散介質(zhì) 水、揮發(fā)性有機(jī)溶劑水、揮發(fā)性有機(jī)溶劑（如酯，酮類）（如酯，酮類） 使涂料分散成黏稠液體，調(diào)節(jié)涂料流動(dòng)性、干燥性和施使涂料分散成黏稠液體，調(diào)節(jié)涂料流動(dòng)性、干燥性和施

52、工性，本身不能成膜，在成膜過(guò)程中揮發(fā)掉工性，本身不能成膜，在成膜過(guò)程中揮發(fā)掉助助 劑劑 固化劑、增塑劑、催固化劑、增塑劑、催干劑、流平劑等干劑、流平劑等 本身不能單獨(dú)成膜，但改善涂料制造、貯存施工、使用本身不能單獨(dú)成膜，但改善涂料制造、貯存施工、使用過(guò)程中的性能過(guò)程中的性能工業(yè)領(lǐng)域中的主要涂料工業(yè)領(lǐng)域中的主要涂料 根據(jù)主要成膜物質(zhì)分為油基涂料和樹(shù)脂涂料，常根據(jù)主要成膜物質(zhì)分為油基涂料和樹(shù)脂涂料，常用的有機(jī)涂料：用的有機(jī)涂料： 油脂涂料、酚醛樹(shù)脂涂料、醇酸樹(shù)脂涂料、瀝青油脂涂料、酚醛樹(shù)脂涂料、醇酸樹(shù)脂涂料、瀝青涂料、氨基樹(shù)脂涂料、硝基涂料、纖維素涂料、涂料、氨基樹(shù)脂涂料、硝基涂料、纖維素涂料、過(guò)

53、氯乙烯樹(shù)脂涂料、乙烯樹(shù)脂涂料、丙烯酸樹(shù)脂過(guò)氯乙烯樹(shù)脂涂料、乙烯樹(shù)脂涂料、丙烯酸樹(shù)脂涂料、聚酯樹(shù)脂涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂涂料、聚酯樹(shù)脂涂料、環(huán)氧樹(shù)脂涂料、聚氨酯涂料、有機(jī)硅涂料等。料、有機(jī)硅涂料等。 涂層的保護(hù)機(jī)理涂層的保護(hù)機(jī)理 物理覆蓋作用（隔離環(huán)境）物理覆蓋作用（隔離環(huán)境） 將金屬和環(huán)境隔開(kāi)，起到了對(duì)金屬的屏蔽作用。許多涂將金屬和環(huán)境隔開(kāi)，起到了對(duì)金屬的屏蔽作用。許多涂料對(duì)酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)顯示惰性，涂覆多層達(dá)到料對(duì)酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)顯示惰性，涂覆多層達(dá)到一定的厚度而致密無(wú)孔，阻擋了環(huán)境對(duì)金屬的侵蝕。一定的厚度而致密無(wú)孔，阻擋了環(huán)境對(duì)金屬的侵蝕。 緩蝕作用緩蝕作用 借助涂料中的防銹

54、顏料（如紅丹、鋅鉻黃、磷酸鹽、硼借助涂料中的防銹顏料（如紅丹、鋅鉻黃、磷酸鹽、硼酸鹽等）與金屬反應(yīng)，使金屬表面鈍化或生成保護(hù)的酸鹽等）與金屬反應(yīng)，使金屬表面鈍化或生成保護(hù)的物質(zhì)以提高涂層的保護(hù)作用。另外，一些油料在金屬物質(zhì)以提高涂層的保護(hù)作用。另外，一些油料在金屬皂的催干作用下生成降解產(chǎn)物，也能起到有機(jī)緩蝕作皂的催干作用下生成降解產(chǎn)物，也能起到有機(jī)緩蝕作用。用。 陰極（電化學(xué)）保護(hù)作用陰極（電化學(xué)）保護(hù)作用 在涂料中使用電位比基體金屬低的金屬做填料（如鋅在涂料中使用電位比基體金屬低的金屬做填料（如鋅粉），會(huì)起到犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用。粉），會(huì)起到犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用。 涂層的結(jié)構(gòu)涂層的結(jié)構(gòu)

55、一般涂層應(yīng)包括一般涂層應(yīng)包括底漆、中間層和面漆底漆、中間層和面漆。1）底漆必須對(duì)金屬具有良好的附著性和防護(hù)性；）底漆必須對(duì)金屬具有良好的附著性和防護(hù)性；2）中間層應(yīng)能增強(qiáng)底漆和面漆的結(jié)合強(qiáng)度；）中間層應(yīng)能增強(qiáng)底漆和面漆的結(jié)合強(qiáng)度；3）面漆應(yīng)具備較好的耐蝕性、耐候性和抗紫外線輻）面漆應(yīng)具備較好的耐蝕性、耐候性和抗紫外線輻射性能，同時(shí)提供裝飾作用。射性能，同時(shí)提供裝飾作用。 每層涂料按需要涂刷一次至數(shù)次，根據(jù)環(huán)境和對(duì)底漆、中每層涂料按需要涂刷一次至數(shù)次，根據(jù)環(huán)境和對(duì)底漆、中間層及面漆的不同要求選擇涂料的類型、涂刷次數(shù)及涂層間層及面漆的不同要求選擇涂料的類型、涂刷次數(shù)及涂層厚度。要保證底漆、中間層和

56、面漆厚度。要保證底漆、中間層和面漆是相容是相容的。的。涂裝方法涂裝方法常用的涂裝方法有：常用的涂裝方法有： 刷涂、刮涂、浸涂、噴涂、淋涂、靜電噴涂、電泳涂裝、粉末涂裝等。刷涂、刮涂、浸涂、噴涂、淋涂、靜電噴涂、電泳涂裝、粉末涂裝等。每涂一層都應(yīng)充分干燥，干燥的方法分為自然干燥和強(qiáng)制人工干燥。每涂一層都應(yīng)充分干燥，干燥的方法分為自然干燥和強(qiáng)制人工干燥。自然干燥就是在常溫下依靠溶劑的揮發(fā)，自行聚合及催化聚合由液態(tài)自然干燥就是在常溫下依靠溶劑的揮發(fā)，自行聚合及催化聚合由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)形成漆膜的過(guò)程。而人工強(qiáng)制干燥包括加熱干燥（如熱風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)形成漆膜的過(guò)程。而人工強(qiáng)制干燥包括加熱干燥（如熱風(fēng)對(duì)流加熱

57、、輻射加熱、對(duì)流輻射加熱等）和照射固化（紫外線或電子對(duì)流加熱、輻射加熱、對(duì)流輻射加熱等）和照射固化（紫外線或電子束照射）。束照射）。應(yīng)當(dāng)根據(jù)涂料品種、性能、施工要求、固化條件以及被涂產(chǎn)品的材質(zhì)、應(yīng)當(dāng)根據(jù)涂料品種、性能、施工要求、固化條件以及被涂產(chǎn)品的材質(zhì)、形狀、大小、表面狀況等具體情況，選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê凸に囋O(shè)備。形狀、大小、表面狀況等具體情況，選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒ê凸に囋O(shè)備。五、輸送管的常用表面涂層輸送管的常用表面涂層 1、國(guó)內(nèi)外涂層體系、國(guó)內(nèi)外涂層體系 2、涂層處理技術(shù)、涂層處理技術(shù)國(guó)內(nèi)常用管道覆蓋層材料特點(diǎn)國(guó)內(nèi)常用管道覆蓋層材料特點(diǎn)修復(fù)材料修復(fù)材料優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)石油瀝青石油瀝青材料來(lái)源

58、廣，施工單位有長(zhǎng)期材料來(lái)源廣，施工單位有長(zhǎng)期的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，投資小，操作方的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，投資小，操作方面，易于補(bǔ)口，價(jià)格低廉面，易于補(bǔ)口，價(jià)格低廉易老化、粘結(jié)不牢，施涂有污染且易老化、粘結(jié)不牢，施涂有污染且不均勻，不耐細(xì)菌腐蝕、易被植物不均勻，不耐細(xì)菌腐蝕、易被植物根莖穿透根莖穿透改性石油瀝青防腐改性石油瀝青防腐卷材卷材十分適合于瀝青防腐管道修復(fù)，十分適合于瀝青防腐管道修復(fù)，操作簡(jiǎn)單，克服了石油瀝青熱操作簡(jiǎn)單，克服了石油瀝青熱澆涂污染大、厚度不均等缺點(diǎn)，澆涂污染大、厚度不均等缺點(diǎn)，與瀝青防腐層的相容性極好，與瀝青防腐層的相容性極好，費(fèi)用較低費(fèi)用較低要求操作人員具有一定的經(jīng)驗(yàn)，保要求操作人員具有一定的

59、經(jīng)驗(yàn)，保證管體和卷材受熱均勻，否則與瀝證管體和卷材受熱均勻，否則與瀝青防腐層一樣與管體粘結(jié)性較差，青防腐層一樣與管體粘結(jié)性較差，另外，氣溫小于另外，氣溫小于5度時(shí)不能施工度時(shí)不能施工增強(qiáng)纖維改性瀝青增強(qiáng)纖維改性瀝青膠帶膠帶防腐蝕性能好，手工施工性能、防腐蝕性能好，手工施工性能、沖擊強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度優(yōu)于聚乙沖擊強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度優(yōu)于聚乙烯改性瀝青膠帶烯改性瀝青膠帶單位防腐面積材料價(jià)格比石油瀝青單位防腐面積材料價(jià)格比石油瀝青防腐卷材高防腐卷材高聚乙烯膠帶聚乙烯膠帶易于施工（冷纏），表面處理易于施工（冷纏），表面處理要求不高，具有良好的化學(xué)穩(wěn)要求不高，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、電性能和物理性能，與定性、電性能

60、和物理性能，與陰極保護(hù)相匹配，材料價(jià)格低陰極保護(hù)相匹配，材料價(jià)格低于增強(qiáng)纖維于增強(qiáng)纖維鋼管表面預(yù)處理后防塵要求較高，鋼管表面預(yù)處理后防塵要求較高，粘結(jié)力和接縫密封性不如增強(qiáng)纖維粘結(jié)力和接縫密封性不如增強(qiáng)纖維液態(tài)固化類材料液態(tài)固化類材料(如聚酯瀝青涂料如聚酯瀝青涂料、0樹(shù)脂等樹(shù)脂等)性能優(yōu)良、環(huán)境適應(yīng)性較好，性能優(yōu)良、環(huán)境適應(yīng)性較好，可手工刷涂或噴涂可手工刷涂或噴涂有的材料表面預(yù)處理要求高，有的有的材料表面預(yù)處理要求高，有的固化溫度要求較高，價(jià)格相對(duì)高。固化溫度要求較高，價(jià)格相對(duì)高。國(guó)外常用管道覆蓋層材料特點(diǎn)國(guó)外常用管道覆蓋層材料特點(diǎn)修復(fù)材料修復(fù)材料優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)煤焦油瓷漆煤焦油瓷漆表面處理要