Studies of Composition and Structure of CO_2 Corrosion Film of X56 Steel in the Medium of CO_2 and Salt Water

The X56 steel samples was corroded in the medium of salt water solution at the conditions of CO2 partial pressure POM 0.5 to 2.0 MPa, temperature 80 °C and flow rate 1.4m/s. Corrosion weigh loss, composition and structure, morphology and phase of corrosion films of the samples were investigate by SEM, EDS, XRD and XPS. The results indicated that the corrosion degree was accelerated with increasing POM ? The intense localised corrosion occurred on the surface of samples. The corrosion films mainly comprised of FeCO3 and complex phase products (Fe, Ca....)COj. There exists serious pitting on the metal substrates under the corrosion film. The theoretic and experimental analyses indicate this is caused by existed micropores or micro holes in films, which have the function of mass transportation.

服役后API 5L X56钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验研究

为研究服役后X56双层海底管道钢的疲劳裂纹扩展速率,对外层管上截取的标准紧凑拉伸试样分别在空气和海水环境下进行不同最大疲劳载荷(P max=9 kN,10 kN,12 kN)的疲劳裂纹扩展试验。与空气环境中CT试样的疲劳裂纹扩展速率相比,裂纹生长至15.38 mm时,9、10、12 kN载荷下海水环境中CT试样的疲劳裂纹扩展速率分别提高了1.82倍、1.54倍、1.43倍;随着裂纹扩展长度增大,外界载荷起主导作用,海水腐蚀的影响越来越小。综合分析最大疲劳载荷对疲劳裂纹扩展的影响,结果发现相同裂纹长度的前提下,疲劳载荷增加,应力强度因子幅值(ΔK)和疲劳裂纹扩展速率(d a/d N)增加,海水腐蚀影响逐渐减小。疲劳裂纹扩展试验中所施加的最大疲劳载荷对CT试样的疲劳寿命具有较大影响,对Paris常数的影响较小。扫描电镜下CT试样的疲劳断口均为穿晶型断裂。海水环境中CT试样的疲劳断口表现出更多的二次裂纹和更高的撕裂脊。随着最大疲劳载荷增加,解理断裂形成的解理台阶晶面面积和高度差逐渐增大,疲劳断口越粗糙,解理特征越明显。

X56钢级海底无缝管线管的研制

总结了X56钢级海底无缝管线管产品的国产化研发工作,阐述了微合金化钢种设计的思路和方法,归纳了生产组织及工艺控制要点,介绍了生产工序与流程,提出了进一步改进的观点与建议。

X56钢焊接接头在海水中的腐蚀行为研究

采用失重法、常规电化学测试和扫描开尔文探针(SKP)技术研究了X56钢焊接接头在海水中的腐蚀,从而得到X56钢焊接接头在海水中的电偶腐蚀特点。结果表明,试样的腐蚀产物分两层。腐蚀速率由大到小的排序为焊缝>母材>热影响区。焊缝的腐蚀电流密度最大,电荷转移电阻最小;电偶电流随时间的增加逐渐稳定。另外,母材作为阳极得到了保护。随着浸泡时间的增加,SKP图中偶接界面处越来越明显。

油气输运条件下X56钢的CO_2腐蚀行为研究

油气输运管线工作于苛刻的腐蚀环境中,容易造成严重的破坏。利用SEM,EDS,XPS,XRD,EIS等现代分析技术,在油气输运条件下(温度30～80℃、PCO2为0.5～2.0MPa、流速1.4m/s),对油气输运管常用材料X56钢进行了测试分析。失重试验证明:X56钢的腐蚀速率随温度的升高而升高,表现为指数关系;随CO2分压增大而加大,表现为线性关系。SEM,EDS,XPS,XRD分析表明:腐蚀产物晶体主要是由反铁磁性物质FeCO3及(Fe,Ca……)CO3复相物组成,表现为台地浸蚀及孔穴腐蚀,腐蚀产物膜由3层构成。极化曲线表明:在PCO2=0.5MPa、30～90℃条件下,随温度升高,X56钢的自腐蚀电位Ecorr变负,Icorr升高;温度80℃、PCO2=0.5～2.0MPa时,自腐蚀电位Ecorr随PCO2的增加而变正,自腐蚀电流Icorr明显增大,且阴极极化及阳极极化有明显的弱极化Tafel区。电化学交流阻抗试验表明,由于腐蚀产物膜的存在,低频区出现了半无限扩散的的Warburg阻抗特征,高频端出现了容抗弧,反应受扩散控制。

应力比对服役后X56钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

为研究服役后API 5L X56钢海底输油双层管道的腐蚀疲劳裂纹扩展速率(FCGR),分别在海水和空气环境下对管道上截取的标准紧凑拉伸(CT)试样进行不同应力比(R=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)的疲劳裂纹扩展(FCG)试验。稳定裂纹扩展初期,在给定的应力强度因子幅值(ΔK=35 MPa·m^(0.5))下,服役后X56钢在海水环境下的疲劳裂纹扩展速率(d a/d N)约为空气中的1.64倍;随着ΔK的增大,海水腐蚀作用越来越小。综合分析应力比对海水环境下X56钢的疲劳裂纹扩展曲线的影响,结果发现:应力比对裂纹稳定扩展初期阶段的疲劳裂纹扩展速率影响较大,低应力比(R=0.1、0.2、0.3)对裂纹稳定扩展中间稳定阶段的疲劳裂纹扩展速率影响较小,高应力比(R=0.4、0.5)状态下裂纹稳定扩展整个阶段的腐蚀疲劳裂纹扩展速率明显提高。扫描电镜下CT试样的疲劳断口均为穿晶型断裂。海水腐蚀环境中,随着应力比的增大,解理断裂形成的解理台阶的晶面面积和高度差逐渐减小,疲劳断口越来越平坦,疲劳裂纹扩展方式由撕裂型向解理型进行转变。

海底管线管X56 PSL2的研制

从化学成分设计、冶炼连铸工艺、热轧工艺等方面对海底管线管X56 PSL2进行了研究,并且在衡管进行了海底管线管X56 PSL2的工业试制,满足了油田用户对海底管线管X56 PSL2的需求。实践证明,衡管的工艺方案,满足和适应了油田用户的需要。海底管线管X56 PSL2的研制成功,为衡管生产低碳微合金化高强度管线提供了生产经验,并具有指导作用。