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X65管线钢在琼海、江津、青岛地区的五年大气腐蚀规律

2014-06-27石争鸣

武汉工程职业技术学院学报 2014年2期
关键词:琼海试验站江津

庞 涛 马 颖 石争鸣

(武汉钢铁(集团)公司研究院 湖北 武汉:430080)

0 引言

管线钢主要用于石油、天然气的输送。以管线钢加工的油气管线是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道,它的快速建设将缓解其它运输方式的压力,有利于保障油气市场的安全供给,提高能源安全保障程度和能力[1-2]。从油气管的服役条件、主要失效形式和失效原因综合评价看,管线钢不仅要求具有良好的力学性能,还应具有良好的耐大气腐蚀性及抗海水和抗硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)性能等,这对管线钢的质量提出了更高的要求。

武钢从上世纪开始在国内率先进行石油天然气输送管用热轧宽钢带X65钢级的开发,产品具有优良的机械性能和加工性能。为了向工程设计、使用部门合理选材提供可靠的依据, 进一步提高武钢产品的市场竞争力,对新产品开展环境腐蚀性能的研究显得越来越重要。

本文采用自然环境大气暴露方法对武钢生产X65管线钢进行耐蚀性研究。通过X65管线钢在琼海、江津、青岛5年大气暴露腐蚀试验,获得大气腐蚀速率的数据,分析影响材料腐蚀的关键因素。并对5年大气暴露腐蚀数据进行回归拟合。

1 实验条件及方法

实验采用武钢生产的X65管线钢用热轧板为试验钢,其化学成分如表1所示。大气暴露试样尺寸为100mm×100mm×4mm,表面磨光。

表1 X65管线钢热轧板的主要化学成分(wt%)

X65管线钢试样的制备、暴露前、后的处理与户外暴露试验条件、试验操作程序均依照GB/T 14165-1993《黑色金属室外大气暴露试验方法》进行。所得试验钢的腐蚀损失采取测定腐蚀失重的方法进行评价。

为了考察X65管线钢的防腐蚀性能,本文选择了下述三种气象特征的大气暴露站:热带季风及海洋湿润气候(琼海站) ,亚热带湿润型酸雨区酸性大气(江津站),温带湿润海岸城市大气(青岛站)[3-5]。它们的气象因素和大气腐蚀性污染成分数据见表2、表3。

表2 试验站主要气象因素

2 结果与讨论

2.1 实验结果

X65管线钢腐蚀减薄量与暴露时间的关系见图1,X65管线钢在各试验站5年大气暴露腐蚀试验的数据见表4,平均腐蚀率及相对腐蚀率见表5。大气暴露5年时,图1可见X65管线钢减薄量由大到小依次为:青岛站>江津站>琼海站,表5中青岛站、江津站相对琼海站腐蚀率达到了166.3%和137.38%。综合上述数据可见X65管线钢在各试验站的耐蚀性依次为:琼海站>江津站>青岛站。

表3 试验站腐蚀性污染成分数据

图1 X65管线钢腐蚀减薄量与暴露时间的关系

试验站腐蚀减薄量(μm)1年3年5年琼海33.8356.1076.67江津63.1791.40105.33青岛56.5798.61127.50

表5 各试验站平均腐蚀速率和相对腐蚀速率

2.2 X65管线钢的大气腐蚀环境因素分析

2.3 X65管线钢的大气腐蚀回归拟合

通过回归分析,X65管线钢的大气腐蚀发展遵循幂函数曲线(图2、图3、图4)D=A·tn,式中D是腐蚀减薄厚度(mm),t是暴露时间(a),A和n是常数,A值主要与环境、钢种有关,n值表征腐蚀的发展趋势,这与文献中的报道相符合[8]。

表6是幂函数回归拟合结果,其中相关系数R2都在0.99以上,可见拟合结果与实际情况吻合度较高。A值相当于第一年的腐蚀减薄量,n值反映腐蚀减薄量的发展趋势,n越小,腐蚀减薄量增长得越缓慢。表3中琼海站、青岛站腐蚀回归方程的n值均为0.5,江津站腐蚀回归方程n值为0.3。这与青岛站、琼海站两地日照时间都超出江津站日照时间50%以上有关,随着锈层的生长,沉积的污染物渗入到锈层中不能被雨水冲掉,同时日照使得锈层内温度升高,造成了高的腐蚀率,即n值高。

表6 腐蚀深度和暴露时间关系幂函数回归结果

图2 X65管线钢在琼海站腐蚀回归方程

图3 X65管线钢在江津站腐蚀回归方程

图4 X65管线钢在青岛站腐蚀回归方程

3 结论

[1] 高惠临.管线钢与管线钢管[M].北京:中国石化出版社,2012.

[2] 王亚男,王春怀,唐继权,等.X65管线钢抗H2S腐蚀的试验研究[J].东北大学学报,2004,25(5):420-423.

[3] 张先勇,舒德学,陈建琼.海南万宁试验站大气环境及腐蚀特征研究[J].失效与分析,2005,12(4):73-80.

[4] 屈祖玉,卢燕平,李长荣,等.大气环境对锌层腐蚀影响的区域分析[J].表面技术,1996,25(6):25-28.

[5] 王向东,高令远,陈小平,等.国产镀锌板的耐蚀性研究[J].材料保护,2002,35(10):12-13.

[6] 梁彩凤,侯文泰.碳钢及低合金钢8年大气暴露腐蚀研究[J].腐蚀科学与防护技术,1995,7(3):183-186.

[7] 梁彩凤,侯文泰.碳钢及低合金钢16年大气暴露腐蚀研究[J].中国腐蚀与防护学报,2005,25(1):1-6.

[8] 毛海荣,区国昌,黄少仪,等.碳钢及低合金钢在广州大气暴露腐蚀规律研究[J].环境技术,2001,3:5-7.

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