CN102706790A - 大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法 - Google Patents

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王惠斌
张冰
张志远
李效华
张传友
卢弘
侯强
窦志超
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Abstract

本发明提供一种大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法，对大口径无缝管线管进行抗腐蚀性能的评定。通过腐蚀环境、加载力存在与否及表面粗糙度等方面的试验比较，得到适用于大口径无缝管线管的抗腐蚀评价方法。本发明的效果是可以检测大口径无缝管线管在苛刻使用环境中的抗H2S腐蚀能力，通过产生氢鼓泡的数量及尺寸可以更准确的判断大口径无缝管线管是否符合实际腐蚀环境的要求，对指导工程使用大口径无缝管线管更具参考价值，且具有试验方法简单、操作方便的特点。

Description

大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法
技术领域
本发明属于材料腐蚀技术领域，特别涉及到一种大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法。
背景技术
应力导向氢致开裂试验是研究钢材抗腐蚀能力的常用试验方法，它能真实的反映出在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集而形成的小裂纹叠加，并沿着垂直于应力的方向(即钢板的壁厚方向)发展导致的开裂情况。由于应力导向氢致开裂常发生在焊缝热影响区及其它高应力集中区，因此通常用来评价板材及焊管等产品的抗腐蚀能力。对于无缝钢管，不仅需要考虑实际使用过程中的氢致开裂现象，还需要考虑由于产品表面粗糙度、管材内部残余应力及外在应力导向所引起的其他如氢鼓泡等现象的产生。
应力导向氢致开裂试验对无缝钢管中的夹杂物比较敏感，无缝钢管中夹杂物的存在会由于应力集中而吸收氢原子，大量氢原子集中在夹杂物表面而产生氢聚集，从而导致抗腐蚀应力差的无缝钢管产品表面产生氢鼓泡现象并严重影响其使用性能。因此，氢鼓泡同样应该是评价无缝钢管抗腐蚀能力的一项重要指标，但目前的无缝钢管抗腐蚀评价试验方法并未对氢鼓泡现象的产生与试验条件的关系进行过详细的对比试验和阐述，因此标准的试验方法无法准确的得到确切的结果，往往因为样品处理及试验条件等因素对试验结果产生影响，导致试验结果的不准确。
发明内容
为克服上述不足之处，本发明的目的在于提供一种大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法。该方法可进行大口径无缝管线管的抗腐蚀评价，通过改变无缝管线管试样的表面粗糙度、试验条件中的含氧量及加载力，得到准确评价大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法，从而更有效的评价无缝管线管的抗腐蚀能力，为大口径无缝管线管的生产及评价提供重要的技术支撑，缩短新材料研制周期，预测新材料的环境应用性能，提高新材料的研制成功率，降低研制费用。
为实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案是提供一种大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法，该试验方法包含有无缝管线管试样试验前处理方式、腐蚀评价试验、试验后的试样处理、不同试验条件对比、试验报告，步骤如下：
I、试样试验前处理方式
所述管线管试样的尺寸为305×38×13mm，以表面粗糙度为评价分为两种试样，一种经铣床、磨床加工至光洁度≤7，采用丙酮除油，乙醇脱水，干燥后标记；另一种不经过表面处理，直接标记；使用线切割设备沿试样中间厚度方向开槽，线切割使用超高强度专用钼丝，该钼丝直径0.2mm，槽深2mm；
II、腐蚀评价试验
将上述两个试样为一组，将两试样的开槽口向外，试样中开槽左右两侧25.5mm处各用一个直径13mm的钢定距栓支撑，两端用螺杆及螺母加载，用胶圈、胶管使螺杆及螺母与试样绝缘；使用试验溶液为5wt％NaCl+0.5wt％CH3COOH+去离子水，在100kPa(1atm)下充H2S气体至饱和，初始PH值在2.7±0.1；试验期间PH值不应超过4.0，试验30天，如需加载力，加载力大小为名义屈服强度的90％；
III、试验后的试样处理
上述试验后的试样采用GB/T6384-1986腐蚀产物化学清除方法清除腐蚀产物，除净腐蚀产物后用丙酮擦干试样，观察试样表面是否有氢鼓泡产生，如产生氢鼓泡，记录产生的数量及尺寸；
IV、不同试验条件的对比
上述II试样的评价试验中，在向试样容器添加试验溶液后，分别采用溶液除氧和不除氧两种条件，用来比较溶液中的氧对氢鼓泡及腐蚀过程的影响，比较经过上述两种试验条件下试样经7天腐蚀试验后的试验结果；试样的评价试验中采用加载力和不加载力两种条件，比较经过上述两种试验条件下，试样经7天腐蚀试验后的试验结果；
V、试验报告
试验报告包括以下内容：
i、试样材料、牌号的信息；
ii、试样试验前处理方式：粗糙度值；
iii、试样腐蚀试验环境、是否除氧、是否有加载力；
iv、试样腐蚀试验后的形貌采用文字和照片表示；
v、试验后氢鼓泡的数量及尺寸。
本发明的效果是：采用该抗腐蚀评价试验方法的优点：
一、本发明的试验方法可以模拟材料在腐蚀环境的腐蚀过程，研究大口径无缝管线管在天然气环境下的腐蚀规律、机理及材料抗腐蚀性能的评价，从试验用大口径抗腐蚀管线管的试验结果来看，表面粗糙度、氧环境、外在应力等对评价大口径无缝管线管的抗腐蚀能力有一定的影响。通过此试验方法可以做为评定大口径无缝管线管抗腐蚀性的试验参考。
二、更准确有效的评价大口径无缝管线管的抗腐蚀能力，为大口径无缝管线管的生产及评价提供重要的技术支撑，缩短新材料研制周期，预测新材料的环境应用性能，提高新材料的研制成功率，降低研制费用。
三、重复试验具有良好的再现性。
具体实施方式
本发明的大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法，该试验方法包含有无缝管线管试样试验前处理方式、腐蚀评价试验、试验后的试样处理、不同试验条件对比、试验报告，步骤如下：
I、试样试验前处理方式
所述管线管试样的尺寸为305×38×13mm，以表面粗糙度为评价分为两种试样，一种经铣床、磨床加工至光洁度≤7，采用丙酮除油，乙醇脱水，干燥后标记；另一种不经过表面处理，直接标记；使用线切割设备沿试样中间厚度方向开槽，线切割使用超高强度专用钼丝，该钼丝直径0.2mm，槽深2mm；
II、腐蚀评价试验
将上述两个试样为一组，将两试样的开槽口向外，试样中开槽左右两侧25.5mm处各用一个直径13mm的钢定距栓支撑，两端用螺杆及螺母加载，用胶圈、胶管使螺杆及螺母与试样绝缘；使用试验溶液为5wt％NaCl+0.5wt％CH3COOH+去离子水，在100kPa(1atm)下充H2S气体至饱和，初始PH值在2.7±0.1；试验期间PH值不应超过4.0，试验30天，如需加载力，加载力大小为名义屈服强度的90％；
III、试验后的试样处理
上述试验后的试样采用GB/T6384-1986腐蚀产物化学清除方法清除腐蚀产物，除净腐蚀产物后用丙酮擦干试样，观察试样表面是否有氢鼓泡产生，如产生氢鼓泡，记录产生的数量及尺寸；
IV、不同试验条件的对比
上述II试样的评价试验中，在向试样容器添加试验溶液后，分别采用溶液除氧和不除氧两种条件，用来比较溶液中的氧对氢鼓泡及腐蚀过程的影响，比较经过上述两种试验条件下试样经7天腐蚀试验后的试验结果；试样的评价试验中采用加载力和不加载力两种条件，比较经过上述两种试验条件下，试样经7天腐蚀试验后的试验结果；
V、试验报告
试验报告包括以下内容：
i、试样材料、牌号的信息；
ii、试样试验前处理方式：粗糙度值；
iii、试样腐蚀试验环境、是否除氧、是否有加载力；
iv、试样腐蚀试验后的形貌采用文字和照片表示；
v、试验后氢鼓泡的数量及尺寸。
下面选择钢级L360QS的无缝管线管做为试样，以此种材料是典型的管线管生产材料具体说明本发明的大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法。
试样的尺寸为305×38×13mm，试验前分为两种加工方式，得到不同粗糙度的试样。一种经铣床，磨床加工至光洁度7或者以上，丙酮除油，乙醇脱水，干燥后标记为A系列；另一种不经过表面处理，直接标记为B系列。使用线切割设备沿试样中间厚度方向开槽，线切割金属丝直径0.2mm，试样槽深2mm。
两个试样为一组，把试样安装到抗应力导向氢致开裂的装置上，开槽口向外。试样与试样之间绝缘，试样中开槽左右两旁各用一个钢定距栓支撑，两端用螺丝加载。使用试验溶液为5wt％NaCl+0.5wt％CH3COOH+去离子水，在100kPa(1atm)下充H2S气体至饱和，初始PH值在2.7±0.1；试验期间PH值不应超过4.0，试验30天。对如上环境溶液中采用两种氧环境进行试验，分别为除氧环境和未除氧环境，除氧方式为：试验溶液用流速150mL/min的惰性气体净化，净化时间为每升试验溶液2小时。表面光滑试样除氧环境标记为A-I，表面粗糙试样除氧环境标记为A-II；表面粗糙试样未除氧环境标记为B-I，表面粗糙试样未除氧环境标记为B-II。
上述的四种试样在试验中采用两种加载力方式，分别为加载力：名义屈服强度的90％和无加载力，分别标记。有加载力的为：表面光滑试样除氧环境标记为A-I-F，表面粗糙试样除氧环境标记为A-II-F；表面粗糙试样未除氧环境标记为B-I-F，表面粗糙试样未除氧环境标记为B-II-F。无加载力的为：表面光滑试样除氧环境标记为A-I-N，表面粗糙试样除氧环境标记为A-II-N；表面粗糙试样未除氧环境标记为B-I-N，表面粗糙试样未除氧环境标记为B-II-N。
经过腐蚀试验后的样品采用GB/T6384-1986腐蚀产物化学清除方法清除腐蚀产物，除净腐蚀产物后用丙酮擦干，使用10倍体视显微镜视觉观察，记录表面开裂和氢鼓泡是否产生，数量及尺寸大小。视觉检查后，每个样品沿垂直于狭槽的方向作两个剖面并进行磨光检查，每个剖面依照ASTM E322标准抛光得到0.05微米的光洁度，在金相显微镜下使用100倍观察是否开裂及开裂长度。试验结果见表1。
表1本发明腐蚀试验结果
Figure BDA0000147204260000061
由表1可知：
一、经过无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法后，所有样品均未出现氢致开裂，表明所测无缝管线管具备试验环境下的抗氢致开裂性能，但单纯试验氢致开裂无法准确衡量大口径无缝管线管的抗腐蚀能力。
二、经表面处理的无缝管线管氢鼓泡较少，未经表面处理的氢鼓泡现象明显。
三、经除氧处理的试验溶液环境下氢鼓泡相对出现较少，未经除氧处理的氢鼓泡较多。
四、有加载力作用下，试样在试验环境中氢鼓泡出现相对较多，未有加载力作用的试样氢鼓泡较少。

Claims (1)

1.一种大口径无缝管线管的抗腐蚀评价试验方法，该试验方法包含有无缝管线管试样试验前处理方式、腐蚀评价试验、试验后的试样处理、不同试验条件对比、试验报告，步骤如下：
I、试样试验前处理方式
所述管线管试样的尺寸为305×38×13mm，以表面粗糙度为评价分为两种试样，一种经铣床、磨床加工至光洁度≤7，采用丙酮除油，乙醇脱水，干燥后标记；另一种不经过表面处理，直接标记；使用线切割设备沿试样中间厚度方向开槽，线切割使用超高强度专用钼丝，该钼丝直径0.2mm，槽深2mm；
II、腐蚀评价试验
将上述两个试样为一组，将两试样的开槽口向外，试样中开槽左右两侧25.5mm处各用一个直径13mm的钢定距栓支撑，两端用螺杆及螺母加载，用胶圈、胶管使螺杆及螺母与试样绝缘；使用试验溶液为5wt％NaCl+0.5wt％CH3COOH+去离子水，在100kPa(1atm)下充H2S气体至饱和，初始PH值在2.7±0.1；试验期间PH值不应超过4.0，试验30天，如需加载力，加载力大小为名义屈服强度的90％；
III、试验后的试样处理
上述试验后的试样采用GB/T 6384-1986腐蚀产物化学清除方法清除腐蚀产物，除净腐蚀产物后用丙酮擦干试样，观察试样表面是否有氢鼓泡产生，如产生氢鼓泡，记录产生的数量及尺寸；
IV、不同试验条件的对比
上述II试样的评价试验中，在向试样容器添加试验溶液后，分别采用溶液除氧和不除氧两种条件，用来比较溶液中的氧对氢鼓泡及腐蚀过程的影响，比较经过上述两种试验条件下试样经7天腐蚀试验后的试验结果；试样的评价试验中采用加载力和不加载力两种条件，比较经过上述两种试验条件下，试样经7天腐蚀试验后的试验结果；
V、试验报告
试验报告包括以下内容：
i、试样材料、牌号的信息；
ii、试样试验前处理方式：粗糙度值；
iii、试样腐蚀试验环境、是否除氧、是否有加载力；
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v、试验后氢鼓泡的数量及尺寸。
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