管道的安全性取決于管道材料,管道材料因素是確保管道安全運行的鑒本條件。管道安全運行的9個鑒定條件如下:
(l)針對國際上薄壁油氣輸送輝管啟裂判據(jù)選用方而的爭議,選用國產(chǎn)x52直縫電阻焊輸送管材料進行不同試樣、溫度和腐蝕介質(zhì)的斷裂切性及J積分和占附力曲線測定,及含焊縫缺陷管材的實物爆破試驗。結(jié)果表明,X52輸送管材料組織狀態(tài)不同時J。和占:限力曲線及Joo,與Jo:、島。與凡2相差較大;與無側(cè)槽試樣相比.室溫側(cè)槽試樣的斷裂韌性和裂紋擴展阻力大幅度下降,進一步在腐蝕介質(zhì)中浸泡后對試驗結(jié)果影響較小;帶側(cè)枯試樣進一步降低試驗溫度,斷裂韌性和裂紋擴展阻力呈下降趨勢,但降低幅度較小;采用帶側(cè)梢試樣,可以獲得下限斷裂韌性特征值。對薄壁油氣輸送管材推薦采用帶側(cè)梢試樣的J積分和coD特征值如人2或風(fēng)2作為斷裂韌性判據(jù)。
(2)通過X7O管線鋼不同試驗溢度下的動態(tài)斷裂韌性、止裂韌性及C卿試驗研究,結(jié)果表明.X70管線鋼存在由加載速率變化而引起的韌脆轉(zhuǎn)化現(xiàn)象;采用熱激活分析獲得了其斷裂韌性與溫度和加載速率的定量化關(guān)系,可用以預(yù)測不同溫度及加載速率下的斷裂切性;研究發(fā)現(xiàn)斷裂韌性與止裂韌性有同樣的溫度關(guān)系,在特定的速率下,可以通過經(jīng)驗公式將這兩個量聯(lián)系起來。C娜與動態(tài)斷裂韌性和止裂韌性之問存在一定的聯(lián)系,得到了一種新的采川CVN數(shù)據(jù)來預(yù)測斷裂韌性與止裂韌性的經(jīng)驗公式,從而可避免大量重復(fù)性的數(shù)據(jù)測試工作。
(5)針對厚壁高鋼級管線鋼D叭Tr中出現(xiàn)的異常脆性斷U問題進行了系統(tǒng)研究,提出DWTT斷日及異常斷口的分類方法.綜合分析研究了影響異常斷口產(chǎn)生的原因即錘頭對試樣大能量的撞擊使材料在錘擊側(cè)附近于斷裂擴展到達之前經(jīng)受大的塑性變形及應(yīng)力狀態(tài)的變化.引起應(yīng)變硬化,使材料變脆,改變了錘擊側(cè)區(qū)域斷裂的斷口特征。異常脆性的形成是落錘試驗載荷性質(zhì)和材料品質(zhì)綜合作用的結(jié)果。前者為異常脆性斷U的形成提供了外部條件;后者即材料的品質(zhì)是試樣形成異常脆性的內(nèi)部原因,對異常斷口的形成有決定性的作用。提出了DW,】,I,試驗異常斷口的評判方法,補充完善了西氣東輸和陜京二線管材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使管材質(zhì)量得到有效控制,管道安全性得到保障。
(6)采用焊接熱模擬、力學(xué)性能測試和顯微分析技術(shù)。對不同強度級別管線鋼的焊接局部脆化行為進行了研究。焊接熱過程對管線鋼構(gòu)成不同程度的韌性損傷而形成局部脆化區(qū)。管線鋼存在二種焊接局部脆化形式,即單道焊一次熱循環(huán)中的粗品區(qū)(CCH^Z)局部脆化和多道焊二次熱循環(huán)中的臨界粗晶區(qū)(IRCCHAZ)局部脆化。在對管道進行安全分析和評價時,應(yīng)充分考慮管道材料焊接熱影響區(qū)的局部脆化問題。而在新建管線的質(zhì)量控制中應(yīng)通過焊接工藝的優(yōu)化來改善焊縫及熱影響區(qū)性能。
(7)采用緊奏拉仲試樣和自制的管材實物疲勞試驗系統(tǒng).研究了油氣輸送輝管的疲勞行為。得到了裂紋穩(wěn)定擴展階段和快速擴展階段裂紋擴展速率表達式和疲勞裂紋擴展階段裂紋嘴張開位移(乙甘口D)與裂紋擴展深度之間的線性關(guān)系。導(dǎo)出‘r裂紋穩(wěn)定擴展階段小尺寸試樣和全尺寸焊管疲勞裂紋擴展速率之間的關(guān)系,一:(da/dN),二0.4773+一721:(d以d鄺)s,建立了用小試樣預(yù)測焊管實物疲勞壽命的方法,從而叮避免費用高昂的實物疲勞試驗。
(8)采用自行設(shè)計的焊管實物腐蝕試驗方法和裝勝研究了鍍鋅鋼管在濕HZS環(huán)境中的腐蝕行為,得到了外力應(yīng)力和殘余應(yīng)力對焊管HZS腐蝕的形響規(guī)律及新的認識。試驗發(fā)現(xiàn)在濕HZS介質(zhì)中和外加應(yīng)力及殘余應(yīng)力的共同作用下,焊管的氫損傷機理既有氫致開裂,又有氫致應(yīng)力腐蝕,應(yīng)力不但促進氫致應(yīng)力腐蝕,同時也促進氫致開裂過程。試驗結(jié)果說明改進焊管表面質(zhì)量,特別是焊縫質(zhì)量、降低殘余拉應(yīng)力、改善焊管母材組織和冶金質(zhì)量、控制工作應(yīng)力對改善和控制焊管HZS腐蝕的重要性。
(9)提出管道材料最佳性能指標(biāo)組合新參量。在管道結(jié)構(gòu)幾何、缺陷和外加著臂通的失效模式,同時也決定著管道的安全狀態(tài)。材料性能指標(biāo)組合參量可作為一種新的材料力學(xué)性能參量用來評價材質(zhì)的優(yōu)劣。通過理論分析導(dǎo)出一r塑性失穩(wěn)條件下材料韌性要求與管道結(jié)構(gòu)因素、缺陷尺寸、工作應(yīng)力和材料屈強比的關(guān)系式凡。在制定管道材料技術(shù)規(guī)范時,應(yīng)以獲得高的材料放佳性能指標(biāo)組合值為依據(jù)。對高強度管線材料當(dāng)屈強比超出技術(shù)條件L限時,可適當(dāng)提高對材料韌性指標(biāo)的要求,確保管道材料最佳性能指標(biāo)組合值達到較高的水平,以彌補屈強比較高可能對管道使用帶來的不利影響。








