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1、第31卷第5期西南石油大学学报(自然科学版)Vol.31No.52009年10月JournalofSouthwestPetroleumUniversity(Science&TechnologyEdition)Oct.2009文章编号:1674-5086(2009)05-0171-043X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律1a1b1b2范舟,刘建仪,李士伦,张天江(1.西南石油大学:a.材料科学与工程学院,b.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610500;2.中国海油海洋石油工程股份有限公司,天
2、津塘沽300452)摘要:对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能。研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区(HAZ)与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主。关键词:X70管线钢;焊接接头;显微组织;海水腐蚀;电偶腐蚀中图分类号:T
3、E980.1文献标识码:ADOI:10.3863/j.issn.1674-5086.2009.05.038X70管线钢广泛用于石油天然气输送管道,各实际焊接生产工艺,在模拟海水环境下,对X70管线[1-3]管之间均以环形焊缝连接。输送介质及管道埋钢焊接接头进行了各区域电化学腐蚀行为研究,探设环境均对X70管线钢有强烈的腐蚀作用,特别在讨X70管线钢焊接接头在海水中的腐蚀规律。[4-6]管道焊缝及其附近腐蚀最严重,给实际生产带1试验材料及方法来巨大安全隐患和经济损失。针对石油天然气工业发展的需要,很多学者对常用金属
4、材料做了各种环1.1试验材料[7-10]境的腐蚀试验研究,其中不少探讨了不同合金本试验所选用的国产X70管线钢的化学成分及[11-13]材料焊接接头的海水腐蚀规律及行为。针对力学性能见表1和表2。表1国产X70管线钢化学成分/%Table1ChemicalcompositionofX70pipelinesteel/%CSiMnPSNiVMoCrNbCuTi0.0600.2601.4000.0150.0040.1400.0300.1800.0300.0700.2800.020表2国产X70管线钢力学性能面,焊接工艺
5、参数如表3。Table2MechanicalpropertyofX70pipelinesteel表3选用的焊接工艺参数σs/MPaσb/MPaδ/%冲击吸收功/J(-20℃)Table3Weldingprocessparameters57067535220直径电流电压送丝速度焊接速度焊道/mm/A/V/(cm/min)/(cm/min)1.2试验方法根焊4.070～9024～37-8～161.2.1焊接工艺填充2.0190～27017～22178～33010～30试验用焊接接头试样采用半自动焊工艺,具体盖面2.0
6、180～26017～22178～33010～30为纤维素型焊条手工根焊、自保护药芯焊丝填充、盖3收稿日期:2009-07-02基金项目:西南石油大学校级科技基金项目资助(2007XJZ041)。作者简介:范舟(1971-),男(汉族),湖北荆门人,讲师,博士研究生,主要从事油气田材料研究。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net172西南石油大学学报(自然科学版)200
7、9年1.2.2组织分析验前经过金相砂纸打磨,测试时不同区域准确封装,取厚度为13mm、直径为750mm的管对接接头留出待测试区域。横向截取试样,经金相打磨、侵蚀,利用XJG205金相显微镜对焊缝、热影响区(HAZ)及母材,进行显2试验结果及分析微组织观察分析。1.2.3电化学腐蚀2.1显微组织观察及分析制备腐蚀前、后的焊缝、HAZ及母材电极化试验试验用X70管线钢是采用V、Ti、Ni、Mo等元素试样,尺寸为10mm×10mm×2mm。在模拟海水微合金化及控制轧制相技术生产出的高强度级别管环境的3.5%NaCl水溶
8、液中采用三电极体系,辅助线钢,其显微组织主要是针状铁素体(图1(a))。电极为铂片,参比电极为饱和甘汞电极,ZF29恒电在采用的焊接工艺下其焊接接头各区域的显微位/恒电流仪、ZF24电位扫描信号发生器和ZF210B组织如图1((b)～(d))。接头各区域组织无太大数据采集器对焊缝、HAZ及母材分别测试腐蚀电极区别,盖面区的晶粒略为粗大,填充区次之。但在打[14]电位和极化
