高載小幅波動(dòng)對(duì)X80管線鋼近中性pH土壤應(yīng)力腐蝕開裂的影響研究

(1.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 石油管材及裝備材料服役行為與結(jié)構(gòu)安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710077； 2.北京航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191)

0 引言

土壤應(yīng)力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking，SCC)導(dǎo)致的油氣管道斷裂失效事故在北美曾屢有發(fā)生，并造成巨大損失[1]。20世紀(jì)60年代，美國(guó)南部的天然氣管道上發(fā)生了第1起應(yīng)力SCC事故，隨后又發(fā)生了上百起此類事故[2-3]。20世紀(jì)80年代，加拿大境內(nèi)管道上發(fā)生了22起SCC事故(其中有12起SCC事故造成管道破裂)，其特征與美國(guó)發(fā)生的SCC有很大的差異[4]。這些差異將管道SCC分成了兩類，美國(guó)發(fā)生的這類SCC被稱為高pH值SCC，而加拿大發(fā)生的這類SCC被稱作近中性pH值SCC。

高pH值SCC是一種沿晶型斷裂，發(fā)生在濃度較高的碳酸鹽/碳酸氫鹽溶液中，pH值范圍為8.0～12.5，其陽極溶解機(jī)理也被廣泛接受[5]。近中性pH值發(fā)生在濃度較低的碳酸氫根溶液中，pH值范圍為5.5～8.5。自從加拿大在1985年首次發(fā)現(xiàn)管道近中性pH值SCC后，國(guó)際上開展了大量的研究工作[6-8]。研究認(rèn)為，SCC是一種穿晶型斷裂，其斷裂形貌呈現(xiàn)準(zhǔn)解理微觀特征。以往的研究主要是針對(duì)中低鋼級(jí)的管線鋼，如X52，X60及X70[9-11]，對(duì)X80及以上鋼級(jí)管線鋼的近中性土壤應(yīng)力腐蝕開裂研究比較少，主要是國(guó)際上X80管線鋼應(yīng)用比較少，在西氣東輸二線之前，全世界X80鋼管應(yīng)用總里程也只有2 000余公里。近年來，對(duì)X80及以上鋼級(jí)的管線鋼近中性pH值SCC開展了一些研究工作[12-15]，但對(duì)其機(jī)理尚未形成一致和系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。西氣東輸二線和三線主干線全部采用了X80管線鋼管，理論上講，鋼級(jí)提高，應(yīng)力腐蝕開裂敏感性會(huì)增加；……