管線鋼失效分析

1、管線鋼的失效分析目錄管線鋼的見(jiàn)解與發(fā)展1失效分析簡(jiǎn)介8三16Mn鋼油氣集輸管線彎管失效分析12一.管線鋼的見(jiàn)解與發(fā)展管線鋼是指用于輸送石油、天然氣等的大口徑焊接鋼管用于熱軋卷板或?qū)?厚板。管線鋼在使用過(guò)程中，除要求具有較高的耐壓強(qiáng)度外，還要求具有較高的 低溫韌性和優(yōu)良的焊接性能。油氣輸送管線用鋼板的品種：美標(biāo)牌號(hào)及對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)BL245NB/L245MB,X42L290NB/L290MB,X46,X52L360NB/L360MB,X56,X60L415NB/L415MB,X65 L450MB ,X70 L485MB,X80 L556MB與用于西氣東輸工程所用的X70管線鋼相比，X80管線鋼的屈服強(qiáng)

2、度與其 相當(dāng)，但抗拉強(qiáng)度卻高于X70管線鋼。API Spec 5L包括的鋼級(jí)如下表所示，鋼級(jí)用最低屈服強(qiáng)度的前兩位數(shù)字表 示。管道運(yùn)輸石油和天然氣是最經(jīng)濟(jì)、最方便、最主要的運(yùn)輸方式之一，隨著 國(guó)內(nèi)石油和天然氣工業(yè)的發(fā)展，油氣管道建設(shè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?！拔鳉鈻|輸” 工程西起新疆輪南，東至上海，全長(zhǎng)4000 km，設(shè)計(jì)輸氣壓力10 MPa，管徑最大1016 mm,在國(guó)內(nèi)管道發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義?！拔鳉鈻|輸”工程極大地 推動(dòng)了我國(guó)管線鋼的發(fā)展，為管線鋼的發(fā)展創(chuàng)造了契機(jī)。目前，我國(guó)寶鋼、武鋼 和太鋼等企業(yè)生產(chǎn)X70級(jí)以下管線鋼的工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，并已形成一定的生 產(chǎn)批量，X80級(jí)以上管線鋼也在研發(fā)

3、過(guò)程中。為保障管線的安全可靠性，在提高管線鋼強(qiáng)度的同時(shí)，還要相應(yīng)提高其韌 性。管線鋼在成分設(shè)計(jì)上，大體上都是低碳、超低碳的Mn-Nb-V（Ti）系，有的 還加入Mo、Ni、Cu等元素?，F(xiàn)代冶金技術(shù)可以使鋼有極高的純凈度、高的均勻 性和超細(xì)化品粒，從而為管線鋼的發(fā)展創(chuàng)造了條件。1. 1管線鋼的力學(xué)性能和工藝性能強(qiáng)度和韌性由于輸氣管道輸送壓力的不斷提高，管線鋼的強(qiáng)度也由最初的295360 MPa （相當(dāng)于API標(biāo)準(zhǔn)的X42X52級(jí)管線鋼）提高到526703 MPa （相當(dāng)于 X80X100級(jí)管線鋼）。西氣東輸管線對(duì)鋼材的性能要求見(jiàn)表1 1。高強(qiáng)度管 線鋼的屈強(qiáng)比也是管線鋼中的一個(gè)重要指標(biāo)。屈強(qiáng)比表

4、示材料的塑性變形能力， 即材料從屈服到最后斷裂過(guò)程中材料的強(qiáng)度和變形能力，屈強(qiáng)比越低，鋼管從產(chǎn) 生始塑性變形起到最后斷裂的形變?nèi)萘吭酱?。隨著輸送壓力的增高，就需要使用 更高強(qiáng)度的鋼管，而高強(qiáng)度鋼管的屈強(qiáng)都比較高。在很多管線鋼管的技術(shù)規(guī)范中 都對(duì)材料的屈強(qiáng)比做了限制，大部分技術(shù)要求都把屈強(qiáng)比限制在不大于0.90。表1四代東輸管線對(duì)鋼材件能的要求反服服度 jMPa抗技僦度屆程比E伸率沖擊韌性，5孫就 570 0 .92API5L要求包辛格效應(yīng)（Bauchinger Effect）是管線鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮的問(wèn)題。實(shí)踐證明，制成管后總體的包辛格效應(yīng)表現(xiàn)為鋼管的抗拉屈服極限下降，其下降 值與鋼管的鋼

5、材等級(jí)、軋制工藝、化學(xué)成分、金相組織、制管工藝和制樣方法等 諸多因素有關(guān)，難以準(zhǔn)確估計(jì)更無(wú)法計(jì)算。所以，鋼卷或鋼板的屈服極限必須略 大于API5L規(guī)定的相應(yīng)鋼號(hào)的鋼管的屈服值。隨著高寒地帶油氣田的開(kāi)發(fā)，對(duì)輸送管的低溫韌性要求日益增高。韌性是 管線鋼的重要性能之一，它包括沖擊韌性和斷裂韌性等。由于韌性的提高受到強(qiáng) 度的制約，因此管線鋼的生產(chǎn)常采用品粒細(xì)化的強(qiáng)韌化手段，既可以提高強(qiáng)度又 能提高韌性。另外，鋼中雜質(zhì)元素和夾雜物對(duì)管線鋼的韌性具有嚴(yán)重的危害性， 因此降低鋼中有害元素含量并進(jìn)行夾雜物變性處理是提高韌性的有效手段。目 前，日本、德國(guó)、加拿大、美國(guó)等國(guó)家管線鋼的生產(chǎn)技術(shù)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，

6、其X80X100高性能管線鋼在一10C時(shí)的夏比V型缺口沖擊功可達(dá)400 J以上。 焊接性能鋼材良好的焊接性對(duì)保證管道的整體性和野外焊接質(zhì)量至關(guān)重要。下頁(yè)圖 1是反映了鋼的碳含量、碳當(dāng)量和焊接性關(guān)系的Graville圖。近代管線鋼的發(fā)展 最顯著的特征之一就是不斷降低鋼中的C含量，隨著C含量的降低，鋼的焊接 性得到明顯的改善。從圖1可以看到管線鋼C含量變化的發(fā)展軌跡。鋼的化學(xué) 成分對(duì)高強(qiáng)度鋼的焊接性有直接的重大影響，提高焊接性能的有效措施是降低 C、P、S含量和選擇適當(dāng)?shù)暮辖鹪?。其次，適當(dāng)控制Ti、Al等的氮化物和Ti 的氧化物，對(duì)降低淬硬性和防止冷裂紋及提高韌性也有好處，加Ca、Re等對(duì)防 止

7、裂紋和層狀撕裂及提高韌性也有效果。0.40碳弘圖 1 Graville 圖抗氫致裂紋（HIC）和應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）在輸送富含H2S氣體的管線里，易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而從陰極析出氫原子， 氫原子在H2S的催化下進(jìn)入鋼中導(dǎo)致管線鋼出現(xiàn)兩種類型的開(kāi)裂，即氫致裂紋 （HIC）和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）。氫致裂紋是因腐蝕生成的氫原子進(jìn)入鋼后，富集在MnS/a -Fe的界面上， 并沿著碳、錳和磷偏析的異常組織擴(kuò)展或沿著帶狀珠光體和鐵素體間的相界擴(kuò) 展，而當(dāng)氫原子一旦結(jié)合成氫分子，其產(chǎn)生的氫壓可達(dá)300 MPa左右，于是在 鋼中產(chǎn)生平行于軋制面、沿軋制向的裂紋。硫化物應(yīng)力腐蝕斷裂是在H2S和CO2 腐蝕

8、介質(zhì)、土壤和地下水中，碳酸、硝酸、氯、硫酸離子等作用下腐蝕生成的氫 原子經(jīng)鋼表面進(jìn)入鋼內(nèi)后，向具有較高三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)的區(qū)域富集，促使鋼材 脆化并沿垂直于拉伸力方向擴(kuò)展而開(kāi)裂。應(yīng)力腐蝕斷裂事先沒(méi)有明顯征兆，易造 成突發(fā)性災(zāi)難事故。國(guó)外對(duì)管線鋼的抗SCC和HIC進(jìn)行了深入的研究，并就產(chǎn) 生HIC的三個(gè)條件即氫侵入、氫產(chǎn)生、氫擴(kuò)展，采取了相應(yīng)的防止措施，即鋼 中加入Cu、Cr和Ni等合金元素防止氫侵入，并穩(wěn)定腐蝕產(chǎn)物；降低鋼中硫和 氧的含量，加入鈣和稀土，減少夾雜物數(shù)量和尺寸等措施。1.2合金元素的作用及成分控制管線鋼的成分控制是為了滿足管線鋼高強(qiáng)度、高韌性、良好的焊接性能及抗HIC性能的要求，表

9、2列出了國(guó)際通用埋弧焊管用鋼和西氣東輸用鋼材的化學(xué)成 分交貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2埋弧焊管用鋼板的交貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-化學(xué)成介) %項(xiàng)目郵tn研冊(cè)郵i+Oi+功& Rm 0.1 .5頃 d.oi 4).4 0.25 U.I 1.5 0.( 15 0.35 0.20即氣東輸 .6 叫& U.004 (J.I25 0.5 0.42 林而甘沽網(wǎng)2講張抻-叫優(yōu)孔敬15二N尚g(shù) &5碳的控制碳是強(qiáng)化結(jié)構(gòu)鋼最有效的元素，然而碳對(duì)韌性、塑性、焊接性等有不利的 影響，降低碳含量可以改善脆性轉(zhuǎn)變溫度和焊接性。對(duì)于微合金化鋼，低的碳含 量可以提高抗HIC的能力和熱塑性，按照API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，管線鋼中的w(C)通常 為0.025%

10、0.12%，并趨向于向低碳方向或超低碳方向發(fā)展。在綜合考慮管線鋼 抗HIC性能、野外可焊性和晶界脆化時(shí)，最佳w(C)應(yīng)控制在0.01%0.05%之間。為保證管線鋼中低的含碳量，通常是以錳代碳，Mn的加入引起固溶強(qiáng)化， 用錳來(lái)提高其強(qiáng)度。錳在提高強(qiáng)度的同時(shí)，還可以推遲鐵素體一珠光體的轉(zhuǎn)變， 提高鋼的韌性，降低貝氏體的轉(zhuǎn)變溫度。但如果錳含量過(guò)高對(duì)管線鋼的焊接性能 造成不利影響，有可能導(dǎo)致在管線鋼鑄坯內(nèi)發(fā)生錳的偏析，且隨著碳含量的增加， 這種缺陷會(huì)更顯著。因此，根據(jù)板厚和強(qiáng)度的不同要求，管線鋼中錳的加入量一硫、磷、氧的控制硫是危害管線鋼質(zhì)量的主要元素之一，它嚴(yán)重惡化管線鋼的抗HIC和SCC 性能。法

11、國(guó)SchawwinHoldd等人研究表明：隨著鋼中硫含量的增加，裂紋敏感 性顯著增加，只有當(dāng)w(S)0.001 2%時(shí)，HIC明顯降低。硫還影響管線鋼的沖擊 韌性，硫含量升高，沖擊韌性值急劇下降。另外，硫還導(dǎo)致管線鋼各向異性的產(chǎn) 生，在橫向和厚度方向上韌性惡化。管線鋼對(duì)硫含量的要求很苛刻，某些管線鋼 要求w(S)0.002%，甚至有的要求達(dá)到0.001%。磷在鋼中是一種易偏析元素，偏析區(qū)的淬硬性約是碳影響的2倍。磷還會(huì)惡 化管線鋼的焊接性能，顯著降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，使 鋼管發(fā)生冷脆。所以，對(duì)于高質(zhì)量的管線鋼應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的磷含量。鋼中氧含量的增加導(dǎo)致氧化物夾雜增多，嚴(yán)重

12、影響管線鋼的潔凈度。而鋼 中氧化物夾雜是管線鋼產(chǎn)生HIC和SCC的根源之一，危害鋼管的性能。為減少 氧化物夾雜的數(shù)量，一般把鑄坯中w(O)控制在0.001%0.002%，目前，世界上 最具競(jìng)爭(zhēng)力的管線鋼的w(O)0.001%。鈮、鈦、釩等元素的控制管線鋼中的微合金元素主要是指Nb、V、Ti等強(qiáng)氮化物形成元素。其作用 之一是在控軋過(guò)程中阻止奧氏體品粒長(zhǎng)大；另一作用是在軋制時(shí)延遲奧氏體的再 結(jié)品。鈦可以產(chǎn)生中等程度的品粒細(xì)化及強(qiáng)烈的沉淀強(qiáng)化作用。鈦與鋼中的C、 N等形成化合物，為了降低鋼中固溶氮含量，通常采用微鈦處理，使鋼中的氮被 鈦固定，同時(shí)，TiN可有效阻止奧氏體品粒在加熱過(guò)程中的長(zhǎng)大。鑰的溶

13、解度較 低，對(duì)奧氏體品粒長(zhǎng)大及阻止再結(jié)品的作用較弱，主要是通過(guò)鐵素體中C、N化 合物的析出對(duì)強(qiáng)化起作用。鑰有較高的沉淀強(qiáng)化和較弱的細(xì)化品粒作用，一般在 管線鋼設(shè)計(jì)中不單獨(dú)使用釩。鉬也是管線鋼中主要的合金元素之一，隨著鉬含量 的升高，抗拉強(qiáng)度升高。鈮是管線鋼中不可缺少的微合金元素，鈮可以產(chǎn)生非常顯著的品粒細(xì)化及中 等程度的沉淀強(qiáng)化作用，并能改善低溫韌性。為使X70鋼的熱軋板卷達(dá)到最優(yōu) 的力學(xué)性能，合理的w(Nb)應(yīng)為0.05%0.08%。隨著鋼中鈮含量的增加，強(qiáng)度 增加效果顯著，并且當(dāng)鈮加入量w(Nb)0.09%時(shí)，韌性沒(méi)有下降。管線鋼的合金成分設(shè)計(jì)向低碳、超低碳方向發(fā)展，合金元素的加入多樣化。

14、 通過(guò)合理加入Nb、V、Ti、Ni、Cr、Cu等合金元素，來(lái)保證鋼的力學(xué)性能和工 藝性能的要求。管線鋼性能要求的發(fā)展趨勢(shì)是向高強(qiáng)度、高韌性、可焊性強(qiáng)及高 抗腐蝕性的方向發(fā)展。這就要求在管線鋼的生產(chǎn)工藝中，必須綜合應(yīng)用高效鐵水 預(yù)處理、復(fù)合爐外精煉、先進(jìn)的連鑄技術(shù)和控制軋制、控制冷卻等技術(shù)。二.失效分析簡(jiǎn)介判斷產(chǎn)品的失效模式，查找產(chǎn)品失效機(jī)理和原因，提出預(yù)防再失效的對(duì)策的技術(shù) 活動(dòng)和管理活動(dòng)，叫失效分析。失效分析的主要目的：通過(guò)對(duì)失效件的分析，明確失效類型，找出失效原因，采取改進(jìn)和預(yù)防措施， 防止類似的失效在設(shè)計(jì)壽命范圍內(nèi)不再發(fā)生，從而使產(chǎn)品質(zhì)量得以提高。注意：不在于造出具有無(wú)限壽命的機(jī)械，而是

15、確保機(jī)械產(chǎn)品在給定的壽命期限內(nèi) 不發(fā)生早期失效，或者把機(jī)械失效限制在給定的范圍之內(nèi)。2.1失效分析的基本技術(shù)金相分析制樣、磨、拋、浸蝕、觀察、分析。斷口分析較多應(yīng)用掃描電鏡力學(xué)性能測(cè)試?yán)υ囼?yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)、疲勞試驗(yàn)機(jī)?；瘜W(xué)分析及理化性能成分、密度、導(dǎo)熱性、熱膨脹性，耐腐蝕性等。結(jié)構(gòu)分析X射線衍射儀。2.2失效類型的鑒別常見(jiàn)失效形式分為四大類：變形失效、斷裂失效、腐蝕失效、磨損失效，各種失效形式均有其產(chǎn)生條件、特征及判斷依據(jù)。A變形失效金屬構(gòu)件（零件）在外力作用下產(chǎn)生形狀和尺寸的變化稱為變形。預(yù)防，也會(huì)導(dǎo)致很大的損失，因?yàn)檫^(guò)度的變形最終會(huì)導(dǎo)致斷裂。（1）彈性變形遵從“虎克定律”o=Ee

16、 E一彈性模量（2）塑性變形 外加應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)發(fā)生的明顯的塑性變形（永久變形）。（3）蠕變變形及應(yīng)力松馳金屬零件在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下，即使其應(yīng)力恒小于屈服強(qiáng)度，也會(huì)緩慢地產(chǎn) 生塑性變形，當(dāng)變形量超過(guò)規(guī)定的要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致零件的塑性變形失效。（高溫 指0.3Tm），分為蠕變變形失效和應(yīng)力松馳失效。B斷裂失效定義：構(gòu)件（零件）在應(yīng)力作用下，材料分離為互不相連的兩個(gè)或兩個(gè)以上 部分的現(xiàn)象.內(nèi)裂也屬斷裂C腐蝕失效腐蝕是金屬暴露于活性介質(zhì)環(huán)境中而發(fā)生的一種表面損耗。它是金屬與環(huán)境 介質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)與電化學(xué)作用的結(jié)果（化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕）。范疇。D磨損失效相互接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體由于機(jī)械、物

17、理和化學(xué)作用，造成物體表面材 料的位移及分離，使表面形狀、尺寸、組織和性能發(fā)生變化的過(guò)程稱為磨損。 特點(diǎn)：磨損是零件失效的重要形式之一。磨損是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。2.3引起失效的原因A、設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)例：脆性斷裂一應(yīng)選擇沖擊韌性高，缺口韌性好的材料。韌性斷裂一拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度高的材料。彈性變形一屈服強(qiáng)度高的材料蠕變失效一工作溫度下的蠕變率及持久強(qiáng)度腐蝕一耐腐蝕好的材料。B材質(zhì)原因包括化學(xué)成分超差，品粒粗大，夾雜物多，存在裂紋、氣孔等。C制造（工藝）原因工藝過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷是零件失效的重要原因。1、鑄件：鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的氣孔、疏松、夾渣、縮孔等。2、鍛件：折疊、接縫、收縮、鍛造流線花樣

18、等。3、焊接件：未焊透、偏析、冷熱裂紋等。4、機(jī)加工件：尺寸公差、表面粗糙度不合適、園角不到位等。5、熱處理：淬裂、硬度不足，脫碳、增碳、回火脆性等各種缺陷。6、加工：磨削裂紋、殘余應(yīng)力、線切割電火花加工缺陷等。D安裝調(diào)試原因安裝過(guò)程達(dá)不到質(zhì)量要求，導(dǎo)致零件失效。1、嚙合件間隙不合適（過(guò)緊、過(guò)松）2、連接零件防松不可靠。3、焊接、鉚接時(shí)探傷不細(xì)致。4、潤(rùn)滑與密封裝置不良。5、缺失零件不仔細(xì)檢查E運(yùn)轉(zhuǎn)、維修原因1、不正確的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，嚴(yán)重超載、超速、超溫運(yùn)行。2、潤(rùn)滑方式不對(duì)3、未按規(guī)定保養(yǎng)維修。F人為因素1、工作馬虎，不負(fù)責(zé)任，違反操作規(guī)程。2、缺乏安全知識(shí)，使用和操作知識(shí)不夠。3、不負(fù)責(zé)任，以

19、次充好。4、人為破壞。三16Mn鋼油氣集輸管線彎管失效分析石油管中的管柱、油套管柱、集輸管線和輸送管線是石油天然氣采集、儲(chǔ) 運(yùn)系統(tǒng)最為重要的一部分，由于石油管及集輸管線的損傷失效造成的油、氣管線 破裂泄露,往往給油氣田造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)導(dǎo)致爆炸燃燒，造成傷亡災(zāi)難 性事故和環(huán)境污染等。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，石油與石化行業(yè)因腐蝕造成的損失尤其嚴(yán) 重，約占產(chǎn)值的6 % ,其中國(guó)內(nèi)石油工業(yè)因報(bào)廢所耗費(fèi)的石油管材每年價(jià)值約 100億元人民幣。自20世紀(jì)70年代以來(lái),16 Mn鋼因具有良好的力學(xué)性能、工 藝性能及焊接性能，被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣儲(chǔ)運(yùn)和油氣集輸管道。某油田 用油氣、混輸集輸管外徑為168 mm

20、、壁厚13 mm的16 Mn鋼埋地彎頭，使 用5個(gè)多月彎頭底部開(kāi)始出現(xiàn)穿孔、爆裂，大修后不久該處彎頭又發(fā)生爆管， 不得不對(duì)其進(jìn)行了更換。針對(duì)事故頻發(fā)這一現(xiàn)象，對(duì)失效彎頭進(jìn)行了分析，確定 失效類型和失效原因，為管線安全運(yùn)行提供依據(jù)。3.1試驗(yàn)方法截取集輸管線彎管的失效件進(jìn)行宏觀分析，然后在失效處即裂源區(qū)和距裂 源160 mm處分別截取15 mm 15mm試樣，用MEF4M金相顯微鏡及圖像分 析系統(tǒng)對(duì)彎管失效件顯微組織進(jìn)行分析。采用Baird Spectrovac2000直讀光譜儀 對(duì)集輸管線彎管化學(xué)成分進(jìn)行分析，采用I NCA PentaFETx3型掃描電鏡對(duì)失效件內(nèi)壁進(jìn)行觀察和分析，用JS M

21、-5800高倍電子顯微鏡分析觀察膜微觀形貌和產(chǎn)物組成，采用X射線衍射儀對(duì)產(chǎn)物的物相組成進(jìn)行分析研究。3.2結(jié)果與分析組織結(jié)構(gòu)分析圖1所示失效彎頭為R= 6 D的大彎彎頭，宏觀分析發(fā)現(xiàn)，在該彎頭外表面圓弧 底部有明顯的刺漏點(diǎn)，將彎頭剖開(kāi)后在彎管內(nèi)壁與刺漏點(diǎn)對(duì)應(yīng)區(qū)域表面有同流 體方向一致、有一定寬度的U型溝槽，見(jiàn)圖1右圖所示。經(jīng)光譜分析，彎頭材料 的化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)% ) 0118 C、01001 2 O、0120 Si、01014 P、01007 S、 01002 2 Ca、1160Mn、01023 Cr、01039 M o、01006 V、01006 T i匚敬.3 Ml，:農(nóng),圖1失效彎

22、頭示意圖利戲頭內(nèi)部淘槽宏觀形貌F 電 1 Sohan atic bf th e ai3un? ehow iuid in acioscop c in oipha hgy of the gioove ii e hw svi rface距離彎頭底部200 mm處取樣作為基體樣，取彎頭頂端腐蝕坑區(qū)域試樣作 為對(duì)照樣，分別磨制成金相試樣并用3 %硝酸酒精溶液侵蝕，試樣組織以板條 狀馬氏體為主，其間有魏氏體組織(GB /T 13298) 19915金屬顯微組織檢驗(yàn)方法 6),如圖2所示。在彎管底部溝槽處與基體取樣 ，其夾雜物分析結(jié)果為： A015 ,B015 , D015 ;晶粒度等級(jí)為610級(jí)(GB /

23、T 6394) 20025金屬平均品粒度 測(cè)定方法6, GB/T 10561) 20055鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法評(píng)級(jí)圖譜6)。對(duì) 比分析可知，該彎管底部溝槽處與基體組織無(wú)明顯差異。(a)腐蝕坑周圍;(b)基體F 標(biāo) 2 M irTostnicture of IfiVlii stee 1 elbow at different aira (a) aiuiiul cxnusimi pit ( b)malr代彎頭內(nèi)壁溝槽上有許多腐蝕坑，在腐蝕坑的底部出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，裂紋分叉多, 且沿彎管厚度方向向外表面擴(kuò)展，擴(kuò)展路徑有明顯的沿晶擴(kuò)展形式，表現(xiàn)出應(yīng)力 腐蝕裂紋的擴(kuò)展特征，見(jiàn)圖3所示。圖3腐蝕坑底

24、裂紋及其擴(kuò)展路徑 時(shí)坑底裂紋；（h）裂紋擴(kuò)展路徑彎管內(nèi)壁表面有一層黑色腐蝕產(chǎn)物，彎頭頂端內(nèi)壁溝槽表面的產(chǎn)物少而疏松，產(chǎn) 物下和產(chǎn)物周圍有許多潰瘍狀腐蝕坑、孔和裂紋，其形貌見(jiàn)圖4( a)和圖4( b) 所示。對(duì)產(chǎn)物層成分進(jìn)行能譜分析，并與其下裂紋不同擴(kuò)展長(zhǎng)度處和無(wú)裂紋點(diǎn)微 區(qū)進(jìn)行能譜分析，其結(jié)果同16 Mn鋼進(jìn)行對(duì)比列于表1。從表1中對(duì)比可以看 出,Fe、O、C元素在溝槽處的產(chǎn)物和與兩裂紋處的含量都要高于彎管基體中 的含量，尤其是產(chǎn)物中的C、Fe和O元素含量要遠(yuǎn)高于基體，說(shuō)明腐蝕產(chǎn)物在 表面濃度最高，并沿裂紋擴(kuò)展。對(duì)彎管底部腐蝕產(chǎn)物取樣進(jìn)行X射線衍射分析, 主要為FeCO3、Fe3O4和Si O2的混合物，見(jiàn)圖5。說(shuō)明該彎管的腐蝕類型 主要是由CO2腐蝕生成的FeCO3，F(xiàn)e3O4是FeCO3與空氣中的氧反應(yīng)形成的分 解產(chǎn)物。分析討論該管線輸送介質(zhì)屬油氣混輸，氣體中含有的CO2腐蝕性氣體占?xì)怏w比例為 211 %2148 %，彎管內(nèi)壁在這種腐蝕性環(huán)境中其內(nèi)壁很容易發(fā)生CO2腐蝕，出 現(xiàn)腐蝕點(diǎn)、坑；另外由于所輸流體壓力較高(711914MPa)，流體中伴有砂礫等 固體顆粒，這種高壓氣/液體在彎頭處形成湍流，對(duì)該處形成強(qiáng)烈的沖擊，附加