CN104764685B - 一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，属于双金属复合管耐腐蚀性的检测领域。所述晶间腐蚀试验方法具体按照如下步骤进行操作：先按照金相试样制备的规定选取试样，且试样中包含耐蚀合金平面；然后采用树脂粉末进行热镶嵌后冷却到常温；最后进行腐蚀和裂纹观察。该方法按照金相试样的制备的规定选取试样，并利用热镶嵌的方法在基层金属的外表面致密的结合一层树脂，使试样只露出覆层‑耐蚀合金层，从而既保证了充足的加工裕量，降低了加工难度，又保证了只有试样的覆层浸蚀在腐蚀液中，不会有基层金属对晶间腐蚀试验产生影响，造成对试验结果判断的偏差，从而为薄壁内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能的优选提供了可靠的数据。

Description

一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法

技术领域

本发明涉及内覆耐蚀合金复合管耐腐蚀性的检测领域，特别涉及一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，用于评价薄壁内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能，其中，薄壁内覆耐蚀合金复合管的覆层厚度≤2mm。

背景技术

内覆耐蚀合金复合管包括基层和覆层，其中，基层一般为高强度、低成本的碳钢或合金钢，覆层一般为耐腐蚀性能好的不锈钢或镍基合金等耐蚀合金。内覆耐蚀合金复合管的耐腐蚀性能由覆层的耐蚀合金的耐腐蚀性能决定。

目前，评价内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能，通过评价其中的覆层耐蚀合金的抗腐蚀性能来实现。评价耐蚀合金的抗腐蚀性能主要是利用晶间腐蚀试验。晶间腐蚀试验包括如下过程：首先制备试样，然后进行腐蚀试验，最后对试验结果进行评价。目前，进行内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试验时，一般采用晶间腐蚀试验国家标准规定的试样要求尺寸制备试样，试样的制备有两种方法：一、耐蚀合金剥离法，即直接将基层金属加工掉，试样仅剩耐蚀合金部分；二、非试验面环氧树脂固封法，如发明专利CN102564827A所述，将覆层金属从复合管的熔合区切取下来，在其试验面上张贴纸张，然后将环氧树脂粉末喷在试样的非试验面，将环氧树脂加热形成保护膜后揭开试验面的纸张露出试验面，完成试样的制备。两种方法的目的都是去除/固封基层金属，在随后的晶间腐蚀试验中仅腐蚀覆层金属，以免基层金属与覆层金属由于成分差别而在腐蚀液中使试样本身形成原电池，使腐蚀加快，从而影响试验结果。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：晶间腐蚀试验国家标准规定的试样尺寸较大，而薄壁内覆耐蚀合金复合管中覆层耐蚀合金的厚度为0.5～2mm，如果按照国家标准规定的尺寸加工薄壁内覆耐蚀合金复合管试样，耐蚀合金剥离法制备试样存在加工裕量不足，加工难度大的问题；同时，非试验面环氧树脂固封法在实际操作中，不能保证环氧树脂层与基层金属结合的致密性，而且，环氧树脂层常会有气孔，进行晶间腐蚀试验时，环氧树脂层会由于长期的酸蚀浸泡而失效，使酸液渗透基层金属，从而加速腐蚀，造成试验结果的偏差。

发明内容

为了解决现有技术不适合薄壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试验的问题，本发明实施例提供了一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法。使用该方法进行薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验，可以使加工难度降低，同时，确保试验结果的准确性。所述技术方案如下：

一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，所述薄壁内覆耐蚀合金复合管的覆层厚度≤2mm，所述晶间腐蚀试验方法包括薄壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试样的制备方法及腐蚀后的评价方法，其中，壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试样的制备方法包括选样和热镶嵌，腐蚀后的评价方法采用金相检验，具体按照如下步骤进行操作：

1）选样：按照金相试样制备的规定选取试样，且试样中包含耐蚀合金平面；

2）热镶嵌：采用热塑性丙烯酸树脂粉末镶嵌所述试样，然后在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，将试样冷却到常温，或采用热固性环氧树脂粉末镶嵌所述试样，然后在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，将试样冷却到常温；

3）腐蚀：步骤2）得到的试样采用不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验，试验后取出试样，洗净，干燥；

4）裂纹观察：将步骤3）得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，得到用于裂纹观察的样品，然后将上述样品在金相显微镜下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。

具体地，所述步骤1）的试样包括管体和焊缝。

具体地，所述步骤1）的试样的尺寸以保证能够取得表面平整的耐蚀合金平面为准。

进一步地，所述步骤2）之前还包括对试样进行敏化处理的步骤。

具体地，所述步骤2）的所述用树脂粉末镶嵌所述试样具体为：用树脂粉末完全封闭试样除试验面外的所有表面，仅露出试验面：覆层。

具体地，所述树脂粉末的用量依据所述热镶嵌时所用的镶样桶的容积来确定，所述树脂粉末的用量至少为15-20ml。

具体地，所述步骤2）中所述采用热塑性丙烯酸树脂粉末镶嵌所述试样的所述将试样冷却到常温具体为水冷6-6.5min。

具体地，所述步骤2）中所述采用热固性环氧树脂粉末镶嵌所述试样的所述将试样冷却到常温具体为水冷1-1.5min。

具体地，所述步骤4）的金相显微镜的放大倍数为150～500倍。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过对GB/T4334方法E：不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法中试样的规格和制作进行改进，提供了一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，该方法按照金相试样的制备的规定选取试样，并利用热镶嵌的方法在基层金属的外表面致密的结合一层树脂，使试样只露出覆层-耐蚀合金层，从而既保证了充足的加工裕量，降低了加工难度，又保证了只有试样的覆层浸蚀在腐蚀液中，不会有基层金属对晶间腐蚀试验产生影响，造成对试验结果判断的偏差，从而为薄壁内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能的优选提供了可靠的数据。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

随着地面油气田开发的深入以及海上油气田开采的快速发展，油气输送管线面临的腐蚀环境越来越恶劣。内覆耐蚀合金复合管结合了不锈钢、镍基合金等的耐腐蚀性能以及碳钢、合金钢高强度、低成本的特点，在油气田开采管线中得到了广泛的应用。而内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能的评价数据是选用抗腐蚀性能好、使用寿命长的内覆耐蚀合金复合管的重要依据。内覆耐蚀合金复合管的内覆耐蚀合金与管道内的腐蚀介质直接接触，因此，耐蚀合金的抗腐蚀性能是决定复合管抗腐蚀性能和使用寿命的关键因素。

目前，耐蚀合金抗腐蚀性能的评价方法主要采用晶间腐蚀试验。晶间腐蚀试验的方法有很多种，相应的国标也有很多。现有广泛适用的评价耐蚀合金晶间腐蚀倾向的国家标准主要为GB/T4334中方法E——不锈钢硫酸-硫酸铜-铜屑腐蚀试验方法。该方法要求将不锈钢试样直接放置在加有铜屑的硫酸-硫酸铜溶液中煮沸试验后，由弯曲或金相判定晶间腐蚀倾向，要求不锈钢试样长度80～100mm，宽度≤20mm，壁厚≤4mm。

本发明中，因为薄壁内覆耐蚀合金复合管中覆层耐蚀合金的厚度为0.5～2mm，从加工裕量和加工难度方面考虑，不适合按照上述晶间腐蚀试验的国家标准中规定的试样尺寸制备试样，因此，本发明按照GB-T13298金相试样的制备的规定选取试样，这样的方式选取的试样可使加工裕量变大，加工难度降低。另外，采用热塑性丙烯酸树脂或热固性环氧树脂热镶嵌试样，保证树脂层与基层金属致密的结合，保证试验结果的准确性。按照上述方法制备好试样后，按照GB/T4334方法E：不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行腐蚀试验，并进行金相法检验，操作简单快捷，评价结果准确。

本发明实施例提供了一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，所述薄壁内覆耐蚀合金复合管的覆层厚度≤2mm，所述晶间腐蚀试验方法包括薄壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试样的制备方法及腐蚀后的评价方法，具体按照如下步骤进行操作：

步骤一，取样：按照金相试样制备的规定从复合管中截取试样，且试样中包含耐蚀合金平面。其中，按照GB-T13298金相试样的制备的规定选取试样，当薄壁内覆耐蚀合金复合管的厚度不同时，试样的尺寸不同。但是，试样的尺寸必须要保证截取的试样的试验面为耐蚀合金平面，不得有弧度。当试样为管体时，所述耐蚀合金平面为管体覆层，当试样为焊缝时，所述耐蚀合金平面为焊缝覆层。

步骤二，热镶嵌：采用热塑性丙烯酸树脂粉末镶嵌所述试样，在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，随后将试样水冷6～6.5min冷却到常温，或采用热固性环氧树脂粉末镶嵌所述试样，在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，将试样水冷1～1.5min冷却到常温，完成晶间腐蚀试样的制备。现有技术中，非试验面环氧树脂固封法将长度80～100mm、宽度20～25mm、壁厚3～4mm的覆层金属从复合管的熔合区切取下来，在其试验面上张贴纸张，然后将环氧树脂粉末喷在试样的非试验面，将环氧树脂加热形成保护膜后揭开试验面的纸张露出试验面，完成试样的制备。其中，环氧树脂在常压、50～60℃条件下熔化，使其与试样的基层金属结合，环氧树脂冷却后固化，在试样的基层金属表面形成保护层，以免试样腐蚀试验时，基层金属与腐蚀液体接触，影响腐蚀试验倾向的判断。但是，在常压、50～60℃条件环氧树脂与试样的基层金属之间结合的致密性不够，固化后的环氧树脂层中会有气孔，而气孔的存在会导致腐蚀液渗透至基层金属面，从而加速腐蚀，影响试验结果。

本发明实施例提供的晶间腐蚀试验方法，其中，热镶嵌的步骤是针对薄壁耐蚀合金复合管，其目的是为了使用树脂固封复合管的基体金属，仅露出耐蚀合金平面，使试样在随后的腐蚀过程中，基体金属完全与腐蚀液隔离，避免对腐蚀液产生影响。

本发明中采用的原料树脂包括：热塑性丙烯酸树脂和热固性环氧树脂，在上述温度和压力下，加热一定的时间，然后再使试样在一定的时间内冷却到常温，使树脂层固化时与金属面之间能够致密的结合在一起，树脂层中不存在气孔，防止腐蚀液通过气孔渗透至基层金属面，影响腐蚀的速度和结果。

若薄壁内覆耐蚀合金复合管的耐蚀合金中含有钒、钛等金属元素时，在对试样进行热镶嵌操作之前，还需要进行按照GB/T4334的要求进行敏化处理。敏化处理后的试样再用砂纸打磨掉耐蚀合金平面的氧化层。

步骤三，腐蚀：步骤二得到的试样采用不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验，试验后取出试样，洗净，干燥。

晶间腐蚀试验是指在特定介质条件下检验金属材料晶间腐蚀敏感性的加速金属腐蚀试验方法，晶间腐蚀试验的方法有很多，其中不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法的原理是奥氏体不锈钢在此溶液中的腐蚀电位处于活化-钝化区，适用于检验几乎所有类型的不锈钢和某些镍基合金因碳、氮化物析出引起的晶间腐蚀，这种方法全面腐蚀轻微，试验条件稳定，广泛应用于工业生产检验。本发明中的耐蚀合金为不锈钢或镍基合金，适用于采用不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法。GB/T4334方法E规定了不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法。本发明按照GB/T4334方法E：不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法的规定进行步骤二中得到的试样的晶间腐蚀试验。试验后取出试样，经流水洗净后，采用电吹风机进行干燥。

步骤四，裂纹观察：将步骤三得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，在金相显微镜下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。

腐蚀试验后要对试样进行磨制、抛光和浸蚀处理制备用于金相检验的样品。一般而言，金相检验的样品高度在2～3cm左右，这样，在步骤二对试样进行热镶嵌时，所用的树脂的量依据镶样桶的大小来确定，例如镶样桶直径为30～40mm时，树脂粉末的量至少为15～20ml。

将制备好的样品放在金相显微镜下观察是否出现晶间腐蚀裂纹，如果出现晶间腐蚀裂纹时，说明该复合管无耐腐蚀性，不合格；如果不出现晶间腐蚀裂纹时，说明该复合管有耐腐蚀性，合格。其中金相显微镜的放大倍数为150～500。

实施例1

本实例按照上述薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法进行操作，根据试验结果评价薄壁内覆耐蚀合金复合管的抗腐蚀性能。

薄壁内覆耐蚀合金复合管：型号：SUS304/Q235B，管外径：406mm，覆层厚度：1.2mm，基层厚度：4.8mm。

取样：采用线切割法取样，试样尺寸：8.0mm（长，磨面）×2.0mm（宽）×3.0mm（高，厚度方向）。

热镶嵌：原料：15ml热塑性丙烯酸树脂；压力：35Mpa；加热温度180℃，加热时间3.5min；自来水冷却6min至常温。

腐蚀：将制备好的试样放置于硫酸-硫酸铜腐蚀溶液中，微沸状态下连续腐蚀16小时后取出，洗净试样，采用电吹风机进行干燥；

金相检验：将经过腐蚀得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，在金相显微镜下500倍下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。结果显示，本实施例的薄壁内覆耐蚀合金复合管未出现裂纹，说明该复合管有耐腐蚀性，合格。

实施例2

薄壁内覆耐蚀合金复合管：型号：316L/L360QB，管外径：219mm，覆层厚度：2mm，基层厚度：11mm。

取样：用线切割法取样，试样尺寸：10.0mm（长，磨面）×1.5mm（宽）×1.5mm（高，厚度方向）；

热镶嵌：原料：15ml热固性环氧树脂，,压力32.5Mpa，加热温度180℃，加热时间3min，自来水冷却时间2min至常温；

腐蚀：将制备好的试样置于硫酸-硫酸铜腐蚀溶液中，微沸状态下连续腐蚀16小时后取出，用流动的自来水洗净试样，采用电吹风机进行干燥；

金相检验：将经过腐蚀得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，在金相显微镜500倍下观察是否原料：15ml热塑性丙烯酸树脂；压力：35Mpa；加热温度180℃，加热时间3.5min；自来水冷却6min至常温。

腐蚀：将制备好的试样放置于硫酸-硫酸铜腐蚀溶液中，微沸状态下连续腐蚀16小时后取出，洗净试样，采用电吹风机进行干燥；

金相检验：将经过腐蚀得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，在金相显微镜下500倍下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。结果显示，本实施例的薄壁内覆耐蚀合金复合管未出现裂纹，说明该复合管有耐腐蚀性，合格。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述薄壁内覆耐蚀合金复合管的覆层厚度≤2mm，所述晶间腐蚀试验方法包括薄壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试样的制备方法及腐蚀后的评价方法，具体按照如下步骤进行操作：

1)选样：按照金相试样制备的规定选取试样，且试样中包含耐蚀合金平面,试样的尺寸以保证能够取得表面平整的耐蚀合金平面为准；

2)热镶嵌：采用热塑性丙烯酸树脂粉末镶嵌所述试样，然后在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，将试样水冷6～6.5min，使所述试样冷却到常温，或采用热固性环氧树脂粉末镶嵌所述试样，然后在25～35MPa下，加热到180℃，保持3.5～4min，将试样水冷1～1.5min，使所述试样冷却到常温；

3)腐蚀：步骤2)得到的试样采用不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验，试验后取出试样，洗净，干燥；

4)裂纹观察：将步骤3)得到的试样进行磨制、抛光，再浸蚀后，得到用于裂纹观察的样品，然后将上述样品在金相显微镜下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。

2.如权利要求1所述的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述步骤1)的试样包括管体和焊缝。

3.如权利要求1所述的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述步骤2)之前还包括对试样进行敏化处理的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述敏化处理后，将试样用砂纸打磨掉耐蚀合金平面的氧化层。

5.如权利要求1所述的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述步骤2)的所述用树脂粉末镶嵌所述试样具体为：用树脂粉末完全封闭试样除试验面外的所有表面，仅露出试验面：覆层。

6.如权利要求5所述的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述树脂粉末的用量依据所述热镶嵌时所用的镶样桶的容积来确定，所述树脂粉末的用量至少为15～20ml。

7.如权利要求1所述的晶间腐蚀试验方法，其特征在于，所述步骤4)的金相显微镜的放大倍数为150～500倍。