高钢级管线钢应力腐蚀开裂规律及评估方法研究

摘要

管线钢的应力腐蚀断裂是管道服役安全领域研究的一个重要方面。使用X80钢级，1219mm管径的长输管线西气东输二线已成功投产运行，西二线的土壤勘察结果显示具有近中性应力腐蚀开裂风险的地段集中在陕-甘-宁交界地段以及湖北、江西省境内，近中性线路全长为1328.745km，约占西二线主干线全长(4963.3293km)的30％。与西二线并行0.8设计系数的西三线试验段的建成，给天然气输送管的管线安全运行评价与监控工作提出了巨大挑战。
　　本文总结了国内外对管线钢在近中性土壤中的应力腐蚀开裂机理、规律、敏感性分析的研究进展。针对X80、X90高钢级管线钢开展应力腐蚀开裂敏感性试验研究，内容包括:电化学试验、慢应变速率拉伸试验、应力环恒载荷试验、楔形张开加载(WOL)预裂纹试样应力腐蚀试验和高载小幅压力波动应力腐蚀试验。最后，根据试验数据模拟计算含应力腐蚀裂纹高钢级管道的剩余强度;提出合适的完整性评估方法。并对西三线试验段进行应力腐蚀开裂风险评估。试验结果表明:X80管线钢在过保护阴极电位、高应力低应力比条件下应力腐蚀敏感性增加;焊缝应力腐蚀敏感性高于母材。恒载条件下，应力系数提高，X90管线钢应力腐蚀敏感性增幅大于X80管线钢。目前阶段，西三线试验段应力腐蚀开裂风险较低。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 管线钢SCC研究国内外现状

1．2．1 管线钢SCC机理研究

1．2．2 管线钢SCC影响因素研究

1．3 应力腐蚀研究方法

1．3．1 国内外标准

1．3．2 完整性评价

1．4 存在问题

1．5 研究内容

第二章 油气管道SCC敏感性影响因素

2．1 统计分析因素

2．1．1 环境

2．1．2 应力

2．1．3 材料

2．2 实际管线调研

2．3 近中性pH值应力腐蚀开裂风险分析的半定量方法

2．4 小结

第三章 管线钢SCC敏感性规律研究

3．1 试验方案简介

3．1．1 电化学试验方案

3．1．2 慢应变试验方案

3．1．3 恒载荷试验方案

3．1．4 楔形张开加载位移试验方案

3．1．5 高载小幅应力波动试验方案

3．2 试验结果分析

3．2．1 电化学试验结果

3．2．2 慢应变速率试验结果

3．2．3 恒载荷试验结果

3．2．4 楔形张开加载位移实验结果

3．2．5 高载小幅波动应力腐蚀试验结果

3．3 小结

第四章 油气管道SCC完整性评价方法

4．1 基于行业标准的评价方法

4．2 改进的AGA NG-18方法

4．2．1 流动强度判据

4．2．2 断裂韧性判据

4．2．3 讨论

4．3 管道SCC风险评估

4．3．1 管道SCC风险管理方法概述

4．3．2 西三线0．8设计系数段管道SCC失效概率评估

第五章 结论及展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果