L245无缝钢管在4MPa氢气环境下的氢脆敏感性研究

为了考察低钢级管线钢在中压氢气环境下的氢脆敏感性,采用光滑和缺口试样慢拉伸试验方法,结合宏观和微观断口表征与分析,研究了L245钢在空气和4 MPa氢气中的氢脆敏感性。结果表明:L245钢光滑试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和延伸率的损失率分别为5.2%、4.8%和-0.1%,而缺口试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和拉伸位移的损失率分别达到19.1%、45.6%、15.4%,即发生了氢脆。L245钢光滑试样在空气介质中的慢拉伸断裂方式为韧性断裂;开缺口后起裂源开始于缺口位置,然后以准解理断裂的方式向内部扩展,加速试样断裂过程,但整体仍然表现为韧性断裂。相比之下,当L245钢光滑试样在4 MPa氢气环境中时,会在颈缩位置产生裂纹源;开缺口后,从缺口位置向内部产生的准解理断裂区域显著增加,使得断裂过程急剧加快,而心部则发生了氢致韧断。开缺口后L245钢在4 MPa氢气中的断裂方式为准解理断裂与氢致韧断相结合。

在役L245M输油管道腐蚀穿孔的原因

为研究L245M输油管道在服役期内出现腐蚀穿孔失效的原因,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等分析了失效管道的显微组织、蚀坑形貌和腐蚀产物成分。结果表明:腐蚀产物主要为Fe、O、S、Cl的化合物,结合现场环境发现管道运输的凝析油中含有Cl^(-)、H_(2)O、H_(2)S以及CO_(2)等物质,这些物质对管道金属具有腐蚀作用,并且形成的腐蚀产物会加快管道腐蚀,在这些侵蚀性物质与腐蚀产物的共同作用下,管道发生点蚀,最终穿孔。

Cl^(-)对L245钢在CO_(2)/H_(2)S环境中腐蚀的影响研究

石油天然气集输用L245钢管道在输送介质含有CO_(2)/H_(2)S及Cl^(-)的环境中使用时经常发生腐蚀穿孔现象。采用高温高压反应釜、扫描电镜和电化学工作站进行质量损失试验和电化学试验,对L245钢在该环境中的腐蚀行为进行了研究,主要研究了CO_(2)/H_(2)S环境中,Cl^(-)对钢的腐蚀速率、点蚀深度、腐蚀产物膜和点蚀电位的影响。研究结果表明:当Cl^(-)浓度不断提高时,L245钢的腐蚀速率和点蚀深度呈倒“V”形变化;提高Cl^(-)浓度时,钢的阳极溶解加速,自腐蚀电流密度增大,交流阻抗谱曲线半径减小,同时,Cl^(-)抑制硫化物产物膜的生成,使得钢的表面形成的产物膜呈现疏松状,对钢的腐蚀起促进作用;当Cl^(-)浓度达到临界值时,L245钢的自腐蚀电流密度减小,交流阻抗谱曲线半径增大,Cl^(-)优先吸附在钢的表面,使得产物膜的表面空隙减小,对钢的腐蚀起抑制作用。

L245及20#钢的微生物腐蚀行为研究

本研究以L245管线钢和20^(#)碳钢为对象,通过比较实验、电化学测试和金相分析,研究了这两种金属在微生物环境下的电化学腐蚀行为和腐蚀形貌。结果表明,在相同外部环境条件下,硫酸盐还原菌(SRB)的存在会加速L245和20^(#)钢表面的腐蚀破坏。SRB促进了阳极去极化作用,从而加速了腐蚀反应。实验后期,SRB活性减弱,导致腐蚀速度呈先增大后减小的趋势。L245和20^(#)钢表面主要出现点蚀腐蚀形貌,微生物的存在会增加点蚀坑的数量和深度,并且在金属表面形成微生物代谢产物覆盖层,进一步加剧了腐蚀破坏程度。

L245A级钢管在湿H_2S环境下的氢致开裂(HIC)与硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究

管线钢在湿H2S环境下运行必须考虑其抗氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能,因此,在确保L245A级钢管力学性能合格的前提下,根据NACETM0284—2003和NACETM0177—2005标准,按照L245A级钢管及焊缝所处的不同介质浓度和运行压力设计了8组试验。通过降低介质浓度和运行压力对L245A级钢管在湿硫化氢环境下的抗氢致开裂性能和硫化物应力腐蚀开裂性能(SSCC)进行了试验评定;通过4组试验得出:L245A级钢管在标准湿H2S环境下不会产生氢致开裂,发生硫化物应力腐蚀开裂,在设计条件和工作条件下不发生应力腐蚀开裂的结论。同时笔者对管道在湿H2S环境下的安全运行提出了建议。

CO_2和Cl^-共存条件下L245NB钢的腐蚀行为

四川省油气田的天然气中都含有一定量的CO2,为此,借助静态高温高压试验和电感式点腐测试仪,研究了不同CO2分压和不同Cl-浓度条件下L245NB钢的腐蚀行为。结果表明,在试验范围内,随着CO2分压和水中Cl-浓度的升高,L245NB的腐蚀速率相应增大;在40℃、总压为9 MPa、CO2分压大于1.0MPa,以及Cl-浓度大于5%的试验条件下,气相出现了点蚀。最后,还考察了抗CO2腐蚀缓蚀剂CT2-17对L245NB的保护效果。

大连饱和水土壤中Q235B钢和L245钢的腐蚀行为

对管线钢L245土壤腐蚀的研究目前未见报道。采用失重和电化学阻抗谱测试方法,研究了大连市2种在役燃气管线钢Q235B和L245在饱和水土壤中的腐蚀特性,比较了两者的腐蚀行为。结果表明:Q235B钢的腐蚀电位比L245钢高20mV左右;腐蚀初期两者的阻抗谱均由高频小容抗、中频大容抗和低频小感抗组成,腐蚀后期低频小感抗退化直至消失;随着时间的推移,Q235B钢的腐蚀速率先增大后缓慢减小,L245钢的腐蚀速率先缓慢减小后急剧减小;同等条件下L245钢的耐蚀性要优于Q235B钢。

L245钢在气田模拟水溶液中的氢渗透行为研究

采用Devnathan-Stachurski双电解池技术,在饱和硫化氢的气田模拟水溶液中,测定了不同条件下L245钢的扩散系数(D)和可扩散原子氢浓度(C_0),研究了缓蚀剂CT2-19对原子氢渗透的影响。结果表明,在试验条件下,L245钢可扩散原子氢浓度(C_0)与充氢电流(I)呈线性关系,即C_0=0.63+0.12I;缓蚀剂CT2-19在试验浓度下对L245钢原子氢渗透有明显的抑制作用。

L245NCS/316L复合输气管道的焊接技术

双金属复合管因其结构的特殊性及对力学性能和耐腐蚀性能的双重要求,使得其现场焊接施工遭遇诸多困难。为了保证高酸性气田开发集输过程中所用L245NCS/316L双金属复合管的焊接质量,针对其对接焊,采用了钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面的方式,通过反复试验,优选了TGFA-309L(直径为2.2 mm)、ATS-F316L(直径为2.0 mm)、TGS-309MoL(直径为2.4mm)和CHE427(直径为3.2 mm)为焊接材料,确定了焊接工艺参数,对焊接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、微观组织分析及晶间腐蚀倾向测试、失重腐蚀性能测试和抗Cl^-应力腐蚀性能测试,对抗Cl^-应力腐蚀试样腐蚀产物进行了XRD和SEM分析。结果表明:①焊接接头X射线探伤检测结果为Ⅱ级;②焊接接头各项力学性能指标均合格;③焊缝区微观组织主体为针状铁素体+粒状奥氏体+珠光体;④抗晶间腐蚀倾向测试与抗Cl^-应力腐蚀性能测试均未见裂纹,失重腐蚀测试气相和液相平均腐蚀速率分别为0.022 3 mm/a和0.068 1 mm/a;⑤Cl^-应力腐蚀试样XRD、SEM分析结果显示腐蚀产物膜的主要成分为FeS,是四方晶系晶体,呈堆砌状态,易穿透基体金属表面腐蚀产物膜,对基体金属会产生进一步的腐蚀。焊接接头各项性能指标表明,所拟定的焊接工艺方案对L245NCS/316L双金属复合管对接焊是可行的。

L245NS钢天然气集输管线弯管开裂原因分析

通过对输送天然气的L245NS钢热煨失效弯管断口的宏观和微观形貌观察、显微组织及力学性能的研究以及化学成分分析,探究其失效原因。结果表明:弯管材料的化学成分、硬度、拉伸和冲击性能均不能满足标准要求,弯管内弧、外弧的显微组织分别为贝氏体+铁素体,铁素体+马氏体,马氏体组织导致材料硬度偏高、表面缺陷处应力集中,致使弯管开裂失效。

L245M碳钢在含CO_2油田采出水中的腐蚀速率影响因素分析

L245M是常用的油气集输管线使用管材,在流动的含CO_2、Cl^-的油田采出水中容易发生严重腐蚀。采用高温高压反应釜、环境扫描电子显微镜和挂片失重实验法,测试了CO_2分压为0.02～1 MPa,Cl^-浓度为52 000～104 400 mg/L,温度为25～55℃,流速为0.1～0.75 m/s条件下的L245M碳钢的腐蚀速率和腐蚀产物形貌,分析了各因素对腐蚀速率的影响。在上述工况条件下,L245M碳钢腐蚀速率范围为0.72～3.44 mm/a。

20和L245NS钢在模拟低含硫饱和CO_(2)油田污水中的电化学耐蚀行为研究

为了解决低含硫油田污水处理过程引起管线腐蚀问题并有效选材,研究了20和L245NS 2种管线钢在不含硫和低含硫的饱和CO_(2)油田污水环境中的耐蚀行为,利用动电位极化、有效电化学阻抗谱、扫描电镜和能谱仪等方法研究了2种材料在含硫和不含硫环境中电化学腐蚀行为和腐蚀产物的元素成分分析。结果表明:20和L245NS管线钢在低含硫下比不含硫时腐蚀电流密度有所减小,电荷传递电阻增大,低含硫环境中因材料表面形成了具有一定保护性的FeS产物层从而能够抑制腐蚀;L245NS钢比20钢具有略好一些的抗低含硫油田环境的耐蚀性能。

L245NB与316L钢管对焊工艺

针对高酸性气田用钢L245NB和316L钢管进行对接焊,采用钨极氩弧焊打底,焊条电弧焊填充盖面,通过反复工艺性试验,确定了焊接材料、焊接工艺参数,并对焊接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、金相分析及抗腐蚀性能检测。结果表明:焊接接头X射线探伤检测为Ⅱ级,焊接接头各项力学性能指标均合格,焊缝区金相组织为奥氏体+鳞片状铁素体+树枝状铁素体,抗晶间腐蚀倾向检测与抗Cl-应力腐蚀性能检测试件均未见裂纹,试件失重腐蚀气相、液相平均腐蚀速率分别为0.024 6,0.046 0 mm/a,拟订的L245NB和316L钢管对焊工艺方案是可行的。

L245NCS/316L双金属复合管焊接接头组织性能分析

针对油气管道用钢L245NCS/316L双金属复合管对接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、微观组织分析及晶间腐蚀倾向测试、失重腐蚀性能测试、抗Cl-应力腐蚀性能测试,对抗Cl-应力腐蚀试样腐蚀产物进行了XRD和SEM分析。结果表明,焊接接头屈服强度为372 MPa,抗拉强度为500 MPa,焊缝平均冲击功值为36.5J,X射线探伤检测为Ⅱ级,各项力学性能指标均合格,焊缝区微观组织主体为针状铁素体+粒状奥氏体+珠光体,抗晶间腐蚀倾向测试与抗Cl-应力腐蚀性能测试均未见裂纹,失重腐蚀测试气相、液相平均腐蚀速率分别为0.0244mm/a、0.0576mm/a,从Cl-应力腐蚀试样的XRD、SEM分析结果可以得出,腐蚀产物膜的主要成分为FeS,呈堆砌状态,是四方晶系晶体。

L245NB+316L复合管返修焊接工艺试验

试验采用钨极氩弧焊进行封焊、根焊、过渡层焊,焊条电弧焊进行填充和盖面,优选TGFA-309L(φ2.2 mm)、TGS-309MoL(φ2.4 mm)、AROSTA309Mo(φ2.0 mm)焊接材料,针对气质条件总压力不大于15 MPa、CO2摩尔含量不大于0.35%,Cl-质量浓度为60 g/L工作环境,L245NB+316L复合管进行了返修焊接工艺试验。试验结果表明:焊接接头各项力学性能指标合格;晶间腐蚀、抗Cl-应力腐蚀性能试验试件均未见裂纹;失重腐蚀性能试验结果表明,气相平均腐蚀速率为0.022 3 mm/a,液相平均腐蚀速率为0.068 1 mm/a,均能满足相关标准要求。

L245NCS微合金管线钢焊接接头微观组织分析

针对高酸性油气田管线钢L245NCS进行了焊接接头微观组织分析及晶粒度的测定。通过选用不同的焊接材料,制订了4种焊接工艺方案,分别对其焊接接头的微观组织进行了分析。结果表明,4种方案根焊及填充焊组织均匀,晶粒细小,均为等轴或块状铁素体+珠光体,盖面焊组织晶粒粗大;方案2及方案4出现呈枝晶状分布的铁素体+珠光体;方案1及方案3出现先共析铁素体,沿原奥氏体晶界分布,晶内为粒状贝氏体+珠光体+针状铁素体。因为影响焊接接头抗SSCC能力的主要是根焊层,盖面层的粗大的铁素体对焊接接头的抗SSCC性能影响不大,所以4种方案理论上均具有良好的抗SSCC性能。

L245薄板焊缝的组织分析

采用包钢CSP薄板坯连铸连轧工艺生产的L245钢为原料进行螺旋焊管焊接生产时,针对生产中焊缝裂纹问题,对焊缝区的形貌、组织进行了观察和晶粒度测定,并对焊缝进行拉伸性能和X射线检验。通过分析L245钢埋弧焊焊缝区质量、微观组织和拉伸性能关系表明,焊接工艺参数的合理制定是低合金钢L245焊管产生裂纹等缺陷的关键因素。

L245钢辊旋焊管成型角优化

简要介绍了螺旋焊管成型原理和成型角概念.用包钢CSP线生产的L245钢连铸坯作原料,对不同直径焊管的成型角进行了分析,结合现场情况得出了成型角、成型内角和成型外角的优化公式.现场生产表明,优化值和生产实测值吻合较好,焊接后焊缝质量良好.

低硫油田环境中20号和L245NS管线钢的耐蚀性

通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱,分析了20号和L245NS管线钢在模拟不含硫和H_(2)S/CO_(2)共存的低含硫油田环境中的腐蚀行为,采用扫描电镜和能谱仪分析了其表面腐蚀产物的微观形貌和成分。结果表明:20号和L245NS管线钢在低含硫油田环境中的腐蚀电位(E_(corr))变化较小,腐蚀电流密度(J_(corr))显著减小,相同条件下L245NS管线钢的J_(corr)比20号管线钢的略小;20号和L245NS管线钢在不含硫油田环境中的电化学阻抗谱均呈中高频区容抗弧和低频区感抗弧的时间常数特征,在低含硫油田环境中低频区感抗特征消失;L245NS管线钢在低含硫油田环境中的耐蚀性比20号管线钢的略好。

关于Q235-B用于GB/T9711.1-1997埋弧焊L245钢管的探讨

从碳素结构钢Q235-B用于压力管道材料的适用情况入手,分析其化学与力学性能,并与GB/T 9711.1-1997《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分A级钢管》中的L245钢级作比较,探讨碳素结构钢Q235-B是否适用于制造L245钢级的问题。