Abstract:
【目的】在“双碳”目标下,液氨有望成为高效与安全的储氢载体。但在液氨长距离管输过程中,管材易发生液氨应力腐蚀开裂进而引起液氨泄漏事故,威胁液氨管道运行本质安全。因此,探究管线钢液氨应力腐蚀敏感性规律对保障管道安全意义重大。【方法】为分析管线钢在含杂质液氨环境下的应力腐蚀行为,设计并开展了不同含量的水、氧气及不同应力下的X80管线钢C形环法应力腐蚀实验;采用失重法、控制变量法定量分析杂质及应力联合作用对X80管线钢液氨应力腐蚀行为的影响;基于管线钢的腐蚀速率、腐蚀微观形貌及腐蚀产物3个方面,阐明管线钢的液氨应力腐蚀演化规律及内在机理。【结果】在无水液氨环境下,随着氧含量的增加,管线钢腐蚀速率增大;随着应力的增加,管线钢腐蚀速率迅速增大;当在含氧液氨中加入质量分数为0.20%的水,在所研究的氧浓度范围内,管线钢的腐蚀速率均降低。氧浓度与应力的联合作用会诱发管线钢表面形成腐蚀产物:当施加应力为100%屈服强度时,腐蚀产物呈颗粒状沉积形态,且有裂纹萌生与扩展;随着应力进一步增大至125%屈服强度、150%屈服强度时,管线钢表面萌生出更多裂纹且部分相连,腐蚀形貌呈现胶泥状沉积形态并伴有龟裂纹形成。分别加入质量分数为0.20%与1.00%的水,即使在高应力下,管线钢表面仅出现少量微裂纹与腐蚀产物,表明一定量的水杂质能够抑制管线钢的液氨应力腐蚀开裂倾向。【结论】在液氨管道设计、建设及运行过程中,需要考虑氧气杂质的混入、管材的高应力抗力以及管道施工引起的残余应变等因素对液氨管道应力腐蚀开裂的影响,必要时可添加一定量的水降低液氨腐蚀风险,提升高钢级管道的服役安全。(图10,表1,参21)
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油气储运
Year: 2025
Issue: 03
Volume: 44
Page: 271-279
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