X65管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂性能

中海石油(中国)有限公司天津分公司在渤海湾某油田开展了天然气利用项目,天然气外输海管选用国产X65管线钢手工电弧焊接敷设完成.随着油田不断深入开发,伴生天然气中H2S含量持续增长,该海底管道特别是焊接接头等薄弱部位在运行过程中面临着H2S应力腐蚀开裂风险.根据NACE相关标准方法研究了X65管线钢焊接接头抗HB/HIC/SSCC性能,并对SSCC发生机制进行了探讨.研究结果表明:该天然气外输管道所选的国产X65钢焊接接头具有优良的抗H2S应力腐蚀性能,在管道敷设达标及目前运行工况条件下发生硫化物应力腐蚀开裂的风险较小.     

CO2、H2S对油气管道内腐蚀影响机制

介绍了单相流和多相流CO2腐蚀反应机理,研究了H2S电化学腐蚀和H2S应力腐蚀开裂(SSCC)反应条件及作用机制。测试了不同CO2含量对几种材料腐蚀速率的影响,给出了腐蚀反应速率曲线,分析了CO2对油气管道内腐蚀的影响规律。使用N80钢试样,在高温高压釜中进行测试,得出了不同H2S浓度下N80钢的腐蚀规律。     

微含硫天然气管道内腐蚀分析与控制

天然气中含有少量H2S气体,若脱水不彻底,则会在管道内形成湿H2S环境,导致管体发生电化学腐蚀。以两东管道和柴北缘管道为例,利用内检测数据分析、焊接工艺评定及腐蚀机理分析等手段,对微含硫天然气管道内腐蚀机理进行分析,并提出腐蚀控制建议。不考虑内检测误差,两东管道和柴北缘管道内部管壁局部腐蚀点平均腐蚀速率分别为0.126 0 mm/a和0.008 6 mm/a,实验室腐蚀模拟试验测得工况条件下管体均匀腐蚀速率分别为0.006 9 mm/a和0.007 0 mm/a。焊接工艺分析表明金相和硬度满足相关标准要求,当前焊接工艺满足要求。相对较高的H2S含量和较湿润的环境是两东管道比柴北缘管道内局部腐蚀严重的主要原因。此类管道应该严格控制输送的天然气水露点低于环境温度5℃以下,同时定期清管排除管内积液,并设置腐蚀监控点,定期进行壁厚测试。     

弯曲加载下管道钢应力腐蚀行为研究

分别采用三点弯曲、四点弯曲加载试验方法,研究了X80和16Mn管道钢及焊接接头的硫化物环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并通过ANSYS软件分析了不同弯曲加载的应力分布特征,探讨了材料因素、力学因素对管道钢应力腐蚀行为的影响规律和机理。结果表明,对于弯曲加载下组织均匀性管道钢而言,其SSCC行为受应力特点控制,三点弯曲和四点弯曲加载方法均可用于评价管道钢的SSCC行为,但四点弯曲加载的平行试样试验结果更为一致。对于管道钢焊接接头的SSCC行为评价,三点弯曲加载是不合理的,四点弯曲加载方式则可取。     

油气管道计算机辅助断裂评定

管道的抗断裂性能关系到整个管道运输系统是否安全可靠，对油气输送管道进行计算机辅助断裂评定是管道系统安全运行的科学保证。利用自行开发的评定系统，对油气管道焊接接头进行了计算机辅助断裂评定研究。研究结果表明，断裂韧性、强度失配和初始裂纹状态等因素对油气管道焊接接头断裂评定具有重要影响，可为油气管道断裂评定提供科学依据。     

油气水系统中N80钢CO2/H2S共存腐蚀规律研究

利用静态挂片和动电位扫描法研究了N80钢在油气水形成的系统中的CO2/H2S腐蚀规律。静态挂片试验表明,少量的H2S对N80钢的腐蚀有一定的抑制作用。一定温度下,N80钢的腐蚀速率随着H2S浓度的增大呈现先减小后增大的趋势;相同H2S浓度时,随着温度的升高,N80钢的腐蚀速率先增大后减小,在60℃左右,N80钢的腐蚀速率达到一个极大值。动态条件下动电位扫描研究表明,油气水共存的非均相介质中,CO2/H2S腐蚀受CO2/H2S分压比（PCO2/PH2S）的影响很大。50℃时在油气水三相共存的溶液中PCO2/PH2S〈20时,N80钢的腐蚀速率由H2S控制;PCO2/PH2S〉500时,N80钢的腐蚀速率由CO2控制;PCO2/PH2S大于20小于500时,N80钢的腐蚀速率由CO2和H2S共同控制。     

管道焊缝的应力腐蚀及其控制

通过研究管道焊缝应力腐蚀的规律，发现焊缝比母材具有更高的应力腐蚀敏感性，焊缝硬化层越宽，对应力腐蚀越敏感，工作温度越高，应力腐蚀敏感电位区间就越宽。介绍了控制管道钢缝应力腐蚀的控制合金元素、控制焊接工艺、控制介质因素等方法。指出适量加入合金元素可提高管道焊缝的抗应力腐蚀能力。     

X65钢铜衬垫根焊工艺裂纹的敏感性

基于有限元模拟开发的管道环焊缝敏感性试验方法,对X65管线钢带铜衬垫焊接工艺裂纹敏感性进行了研究,通过对带铜衬垫和不带铜衬垫两种试验方案的结果进行对比分析,验证了制定的铜衬垫现场焊接工艺的合理性。该工艺冷裂敏感性较低的原因:(1)制定的焊接工艺参数合理,热输入量不大,仅为0.56 k J/mm,现场实际焊接中的热输入量更小,铜元素很难渗透到焊缝中;(2)采用ER70S-G实心焊丝CO2气体保护焊进行X65钢焊接,其抗冷裂性能良好。进行了根部局部腐蚀试验检测,结果表明:通过制定合理的焊接工艺参数,X65带铜衬垫根焊工艺的焊接接头力学性能可以满足工程施工规范的要求。     

威远气田混输管道腐蚀机理及影响因素

对威远气田气水混输管道的现场腐蚀产物进行化学分析,结果表明:取自现场腐蚀管段的腐蚀产物主要为FeS和FeS2,以及腐蚀管段在大气中放置期间FeS生成的氢氧化亚铁Fe(OH)2和氧化铁Fe2O3.通过室内模拟实验研究,验证了该管道腐蚀以H2S腐蚀为主.研究了地层采出水的温度、所含离子类型、H2S含量、矿化度及pH值等因素对管道腐蚀的影响规律,得出温度对管道腐蚀的影响最大.     

碳钢CO_2/H_2S腐蚀及缓蚀行为试验研究

采用失重法研究了75℃时3%NaCl水溶液中不同CO2/H2S分压下碳钢(A3钢、P110钢和N80钢)在CO2/H2S共存条件下的腐蚀及缓蚀行为。结果表明,H2S的存在使得碳钢的CO2腐蚀速率减缓,缓蚀剂JHC-A能较好地抑制碳钢在CO2/H2S共存条件下的腐蚀。     

螺旋焊缝管道的开裂原因

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度仪及金相观察等分析手段,对开裂螺旋焊缝管进行取样分析,利用冲击试验测试了管道母材的抗开裂能力。结果表明：该管道焊缝存在明显缺陷,缺陷类型包括存在于焊缝中的焊缝金属裂纹和夹杂,存在于热影响区中的焊趾裂纹和焊接裂纹,同时在热影响区及母材中存在夹杂。在高外载作用下,由于焊缝区硬度高于热影响区及母材的硬度,使得焊趾裂纹先于焊缝金属裂纹向热影响区扩展。热影响区中沿轧制方向排列的层状夹杂的存在促进了裂纹的扩展,形成层状撕裂,最终导致管道沿热影响区开裂直至母材。     

湿气输送天然气管道腐蚀检测与安全性分析

为预测分析20号碳钢湿气输送天然气管道未来的腐蚀速率,选取了具有代表性的采气管段进行了极端情况下金属的损伤积累速度的腐蚀检测.结果表明,管道输气量和水气比是激化腐蚀的主导因素,指出腐蚀速率会随着输气量和水气比的增大而提高,在输气量和水气比相近的情况下,腐蚀速率随H2S含量增加而升高;在靠近焊缝的母材中H2S容易诱发氢致裂纹和脆化,并且随着天然气中H2S含量增加,氢致裂纹的倾向会加大.此外,受冲刷腐蚀的影响,弯管处的腐蚀速率较高.     

如何防止螺旋焊缝汇管多开孔后的焊接变形

介绍了在螺旋焊缝汇管上焊接支管时的防变形措施、焊接方法和检验结果。采用灵活的方法，合理确定开孔位置，尽量避免将开口开在焊缝上，同时采用对称焊和间断焊法施焊，可以减小钢管挠曲变形，提高焊接质量。     

X70管材常规力学性能检测结果分析

结合涩宁兰输气管道X70管材试验段的管材焊接情况，对X70管材焊接金属进行了常规力学性能试验，试验发现，试样焊缝拉伸断口有气孔，弯曲试样发生脆断，焊缝低温夏比冲击值偏低且离散性较大，针对这些现象从宏观和微观上进行了分析和探讨。     

榕山—佛荫输气管道外腐蚀分析及控制措施

通过对榕山－佛荫输气管道进行智能检测发现，管道石油沥青防腐层损坏严重。从管道膜下腐蚀、环焊缝处“死角区”以及阴极保护极化电位不足等方面，对该条管道外壁产生腐蚀的原因进行了分析，提出了管道外腐蚀控制措施和建议。     

加速管道系统磨蚀的参数及磨蚀预测

沙的冲蚀能磨掉管壁上的腐蚀保护膜,引起严重的磨蚀性腐蚀,这种腐蚀受很多因素的影响,探讨了这些因素如何共同作用导致磨蚀性腐蚀的。B.S.McLaury等人把磨蚀实验和流动模拟(包括沙蚀)相结合运用在研究过程中,对沙蚀和磨蚀性腐蚀致使壁厚损失诸多影响因素进行了研究,这些因素包括:管道几何形状、管道尺寸、管材、流体流速、流体粘度和密度、沙粒大小、沙粒形状、沙粒密度和出沙率。提出了预测沙的磨蚀速度的方法,这个方法是在前人一些早期的适用于沙蚀条件下的经验方法基础上发展而来的。对磨蚀模拟的预测结果与实验数据进行了比较。     

超声波检测对管道焊接缺陷类别的判断与分析

长输管道焊缝的焊接缺陷是影响管道安全性的主要因素之一,其危害的大小不仅与缺陷的大小和位置有关,还取决于缺陷的类别。因此,在管道焊缝缺陷检测中对缺陷类别进行判定,是提升检测结果准确率的有效途径。利用超声波技术对试样管道焊接部位缺陷扫查,根据静态和动态反射回波图对比出各类焊接缺陷基本特征图,对于管道监测、有效维护和维修具有重要的意义。     

轮库输油管道通球试压

根据轮库输油管道建设的特殊施工条件,介绍了这条管道通球扫线及试压的方法和过程,对试压爆管的原因进行了分析,指出钢管的制造质量必须进一步提高,直焊缝的冲击韧性有待加强。同时认为,这次通球试压、抢修施工的组织工作比较完善,为使管道在预定日期投产起到了重要作用。     

铁岭—抚顺输油管道浑河隧道穿越段改造

铁岭－抚顺浑河隧道输油管道穿越段因腐蚀穿孔严重对其进行施工改造。针对隧道施工难度大、技术要求高的特点，制定了新管道布管的设计方案，介绍了隧道施工中旧原油管道拆除、布管、焊接和防腐保温阶段的施工方法，并根据现场施工要求，对机具进行改进，积累了一定的施工经验。