双金属复合管内覆(衬)层应力腐蚀开裂失效原因分析

来源:金属热处理工艺学作者:杨满

文档介绍:
2016 年 2 月·第 39 卷第 2 期焊管
双金属复合管内覆(衬)层应力腐蚀开裂
失效原因分析
郭崇晓, 蒋钦荣, 张燕飞, 李华军
(西安向阳航天材料股份有限公司, 西安 710025)
摘要: 为了促进双金属复合管线的合理设计、施工和应用, 分析了双金属复合管内覆(衬)层的
腐蚀失效类型, 并对管道应力腐蚀开裂条件、机理及断口形貌进行了分析研究, 明确了双金属复
合管内覆(衬)层应力腐蚀开裂的失效原因及判断方法, 指出了减少双金属复合管内覆(衬)层应力
腐蚀失效的途径。研究表明, 当双金属复合管内覆(衬)层材料选定后, 降低应力腐蚀开裂的途径
是降低残余应力和施工外力; 定期对服役管线内覆(衬)层进行无损检测, 确定失效部位并及时修
补, 是发挥管线最大使用寿命的重要手段。
关键词: 双金属复合管; 内覆(衬)层; 应力腐蚀开裂; 失效分析
中图分类号: TG335.83 文献标志码: B DOI: 10.19291/ki.1001-3938.2016.02.008
Stress Corrosion Cracking Fai(来源:淘豆网[])lure Analysis on posite Pipe Lining Layer
GUO Chongxiao, JIANG Qinrong, ZHANG Yanfei, LI Huajun
(Xi’an Sunward Aeromat Co., Ltd., Xi’an 710025, China)
Abstract: In order to improve the reasonable design, construction and application of posite pipe, in this article it
analyzed the corrosion failure type of posite pipe lining layer, and also analyzed pipeline stress corrosion cracking
conditions, mechanism, and fracture morphology. It deter(来源:淘豆网[])mined the failure reason and judgment method, and pointed the
method of reducing stress corrosion failure of posite pipe. The research results indicated when the lining layer
material of posite pipe is selected; reducing residual stress and construction external force are the only way to
reduce stress corrosion cracking. It also pointed the regular non-destructive detection of service pipeline lining layer,
determining failure location and (来源:淘豆网[])in time repair are the important ways to extend pipeline service life.
Key words: posite pipe; lining layer; stress corrosion cracking; failure analysis
双金属复合管作为一种功能性复合材料, 充金属复合管内覆(衬)层材料的选择、管路设计、
分发挥了内覆(衬)层材料的耐蚀性能和基管的力制造、施工、产品推广和应用极为重要。
学性能, 以极高的性价比在国内外广泛应用并快
速发展。我国新疆牙哈气田的 316L 不锈钢双金 1 双金属复合管内覆(衬)层主要失效类型
属复合管正常运行近十年, 应用范围已扩展到储
气库、海上油气田及化工等领域。与耐蚀合金相双金属复合管内覆(衬)层一般选用耐蚀合金
似, 双金属复合管应用过程中内覆(衬)层也会发材料, 因此, 耐蚀合金可能出现的失效问题在双
生失效, 因此, 进行双金属复合管内覆(衬)层(来源:淘豆网[])的金属复合管中同样会出现。以奥氏体不锈钢为
失效原因分析, 明确判断及验证方法, 对指导双例, 在腐蚀环境中失效形式一般表现为全面腐蚀
HAN GUAN ·33·
2016 年 2 月·第 39 卷第 2 期
应用与开发
和局部腐蚀, 并以局部腐蚀为主, 局部腐蚀主要生失效。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌, 裂
有 5 种类型。纹有穿晶、晶间及混合 3 种形式。当应力腐蚀
(1) 应力腐蚀。双金属复合管内覆(衬)层开裂扩展至一定深度时, 内覆(衬)层就会因裂
在腐蚀性环境中因应力作用产生裂纹扩展而发纹而断开, 如图 1 所示。
图 1 奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂实物照片
(2) 点腐蚀。不锈钢点腐蚀是由钝化膜破应力腐蚀开裂的最低应力远小于过载断裂应力,
坏所致, 其形貌特征为: 表面局部出现腐蚀凹而且断裂前没有大的塑性变形, 因此会导致无先
坑, 去掉凹坑表皮, 部分可看到严重的腐蚀坑。兆的灾难性事故。
(3) 晶间腐蚀。晶间腐蚀是沿着或紧挨着 2(来源:淘豆网[]).1 应力腐蚀开裂需具备的基本条件
晶界发生的腐蚀。腐蚀发生后, 外观几乎不会有导致应力腐蚀开裂的 3 个基本条件为:
任何变化, 金相检查时可看到晶界或邻近地区发(1) 材料。合金比纯金属更易发生应力腐蚀
生的沿晶界均匀腐蚀, 有时可看到晶粒脱落, 扫开裂。
描电镜观察断口, 可见冰糖块状形貌特征。(2) 腐蚀介质。发生应力腐蚀开裂与其所处
(4) 疲劳腐蚀。疲劳腐蚀是受腐蚀介质和的特定腐蚀介质有关, 而且介质中能引起 SCC
交变(或脉动)应力共同作用引起的失效。在交变的浓度一般很低。
应力作用下, 金属晶格间产生滑移, 破坏了金属(3) 拉伸应力。应力一般为拉伸应力, 是工
表面保护膜, 在滑移处产生电化学微观腐蚀, 微程应力、残余应力和装配应力的叠加。工程应力
观腐蚀在交变应力作用下发展成裂纹。形貌特征是设计所需要的

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