CN113533038A - 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及*** - Google Patents

一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及*** Download PDF

Info

Publication number
CN113533038A
CN113533038A CN202110655632.1A CN202110655632A CN113533038A CN 113533038 A CN113533038 A CN 113533038A CN 202110655632 A CN202110655632 A CN 202110655632A CN 113533038 A CN113533038 A CN 113533038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
elongation
pipeline
loss
elongation loss
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110655632.1A
Other languages
English (en)
Inventor
曹方圆
白锋
杨丙坤
郝文魁
赵录兴
何堃
陈云
王晓芳
何宁辉
沙伟燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Global Energy Interconnection Research Institute
Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Global Energy Interconnection Research Institute
Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Global Energy Interconnection Research Institute, Electric Power Research Institute of State Grid Ningxia Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202110655632.1A priority Critical patent/CN113533038A/zh
Publication of CN113533038A publication Critical patent/CN113533038A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0236—Other environments
    • G01N2203/024—Corrosive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0274—Tubular or ring-shaped specimens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

本发明涉及一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***，包括：根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算延伸率损失并确定影响因素与延伸率损失对应表；对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，确定延伸率损失系数公式；根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定相似数据项，利用延伸率损失系数公式分别计算第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；根据第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和相似数据项中的延伸率损失，计算目标管道的延伸率损失，确定目标管道发生氢脆危险的敏感性。

Description

一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***
技术领域
本发明涉及土壤中直流接地极对埋地金属管道直流干扰的氢脆敏感性评估技术领域，并且更具体地，涉及一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***。
背景技术
随着我国经济快速增长，特高压直流输电工程及油气管道工程大规模建设并投入使用。能源油气管道主要采用“防腐蚀层+阴极保护”的联合防腐措施，但高钢级钢材(如X65、X70、X80钢)由于强度很高具有较大氢脆敏感性，一旦防腐蚀层发生破损或存在漏点，过负的阴极保护电位下极易导致管线氢脆失效。同时，由于选址原则相近或实际现场环境制约，部分区域特高压直流输电线路与石油天然气管道共用走廊或交叉并行。直流输电***单极大地回路运行时会有数千安电流经大地返回，导致附近的金属管道发生腐蚀，管道附属设备及设施受到干扰或损坏。
高压输送采用高钢级别管材是石油天然气管道发展的重要趋势，高强度管线钢的开发和使用不仅可以在不影响输气安全的前提下减少壁厚，从而实现油气管道的高压高效输送，并且能够降低油气管线的成本。目前，国内主干线输气管最大压力为10MPa，最大直径可达Ф1016～1219mm，以X65、X70、X80应用为主，X80钢管线钢具有焊接性能优异、冲击韧性高和抗应力腐蚀开裂(SCC)性能良好等优势，已成为天然气输送管线首选钢级。然而，在外加阴极电位的情况下，环境中的氢和石油、天然气中的氢较易扩散到管材中，诱发氢致裂纹、应力腐蚀(SCC)等问题。直流接地极电流流入管道时，进一步使得管道电位负偏，管道电位过负时，氢脆风险会增大。
因此，需要开展直流接地极电流影响下油气管道氢脆风险评估方面的研究。
发明内容
本发明提出一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***，以解决如何确定土壤中直流接地极对埋地金属管道直流干扰的氢脆敏感性问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法，所述方法包括：
根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表；
对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式；
根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；
根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
优选地，其中，所述方法还包括：
对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
优选地，其中所述方法利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000031
其中，
Figure BDA0003113565980000032
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000033
和
Figure BDA0003113565980000034
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
优选地，其中所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
优选地，其中所述根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000035
其中，
Figure BDA0003113565980000036
为目标管道的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000037
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
优选地，其中所述根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
根据本发明的另一个方面，提供了一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的***，所述***包括：
延伸率损失计算单元，用于根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表；
拟合单元，用于对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式；
延伸率损失系数计算单元，用于根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；
敏感性确定单元，用于根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
优选地，其中所述***还包括：
拉伸处理单元，用于试对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
优选地，其中所述延伸率损失计算单元，利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000041
其中，
Figure BDA0003113565980000042
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000043
和
Figure BDA0003113565980000044
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
优选地，其中在所述拟合单元，所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
优选地，其中所述敏感性确定单元，根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000051
其中，
Figure BDA0003113565980000052
为目标管道的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000053
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
优选地，其中所述敏感性确定单元，根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
本发明提供了一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***，通过配制库尔勒土壤模拟溶液并对不同影响因素下的不同类型的试样进行常温拉伸试验的方法，获得试样的延伸率损失，并进行拟合获取延伸率损失公式，根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定相似数据项，利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性；本发明的方法可以准确、快速、高效地评估直流接地极对管道的氢脆影响，快速评估管道所受的氢脆风险，以便及时采取相应缓解措施。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的常温拉伸试样用试样的结构示意图；
图3为根据本发明实施方式的确定埋地金属管道氢脆敏感性的***300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法，可以准确、快速、高效地评估直流接地极对管道的氢脆影响，快速评估管道所受的氢脆风险，以便及时采取相应缓解措施。本发明实施方式提供的确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法100，从步骤101处开始，在步骤101根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表。
优选地，其中，所述方法还包括：
对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
优选地，其中所述方法利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000071
其中，
Figure BDA0003113565980000072
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000073
和
Figure BDA0003113565980000074
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
在本发明中，首先配制模拟腐蚀介质。氢脆研究试验的基础腐蚀介质为碱性库尔勒土壤模拟溶液，其化学成分如表1所示。通过用分析纯化学试剂和去离子水配制库尔勒土壤模拟溶液，其在25℃下的电导率为10500μS/cm，电阻率约为0.95Ω·m，然后将库尔勒土壤模拟溶液分别稀释至10倍、30倍、100倍、500倍，此时模拟溶液电阻率约为10Ω·m，30Ω·m，100Ω·m，500Ω·m，再分别用质量分数为5％的NaOH溶液调节模拟溶液至pH＝9.0(±0.05)，得到能够用于拉伸试验的库尔勒土壤模拟溶液。
其中，分析纯是一种纯度等级，代表“主要成分含量很高、纯度较高，干扰杂质很低，适用于工业分析及化学实验”。其他纯度等级还有优级纯、化学纯、实验纯等。本发明中的“分析纯化学试剂”使用分析纯这种纯度等级的NaHCO3、KNO3、Na2SO4等试剂来配制库尔勒溶液。
表1库尔勒土壤模拟溶液的化学组成(g/L)
物质 NaHCO<sub>3</sub> KNO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> CaCl<sub>2</sub> NaCl MgCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O
含量 0.1462 0.2156 2.5276 0.2442 3.1703 0.6699
然后，对管道试样进行预处理。本发明的管道试样的尺寸如图2所示。试样长度方向均平行于材料轴向，试样表面用耐水砂纸顺着试样长度方向逐级打磨至2000号，除油、清洗、脱水后标记备用。
然后，对管道试样进行充氢处理。其中，将不同类型的管道试样分别放到不同电阻率的库尔勒土壤模拟溶液中，再采用CS电化学工作站对管道试样进行电化学充氢，管道试样为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片为对电极，充氢试验中由于铂电极附近有氧气生成，充氢过程中持续通入氮气除氧。
然后，对经过充氢处理的管道试样进行常温拉伸试验。充氢结束后，密封装置，进行常温拉伸试验。其中，拉伸设备为万能拉伸实验机，应变速率为2.0mm/min，试样的有效拉伸长度为30mm。断裂后的试样均依次采用去离子水、除锈液(50ml H2O+50ml HCl+0.35g六次甲基四胺)、无水乙醇超声波清洗，去除腐蚀产物。
然后，分析试样的断口特性。其中，采用QUANTA250扫描电子显微镜(SEM)对断口形貌和试样表面进行观察，确定每个管道试样的延伸率。
然后，根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，计算公式为：
Figure BDA0003113565980000081
其中，
Figure BDA0003113565980000082
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000083
和
Figure BDA0003113565980000084
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
最后，根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表。
其中，本发明建立的影响因素与延伸率损失对应表如表2所示。影响因素包括：电阻率、外加电压和极化电压作用时长。
表2不同影响因素组合下不同类型试样的延伸率损失
Figure BDA0003113565980000085
Figure BDA0003113565980000091
在步骤102，对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式。
优选地，其中所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
在本发明中，针对不同类型的钢材种类、土壤电阻率、外加电位、极化时长，通过试验研究这些因素对氢脆敏感性的影响。对于上述各种参数组合，分别进行步骤1的操作，获得试样拉伸后的延伸率。然后，对所有的数据进行拟合分析发现：延伸率损失与土壤电阻率呈指数关系(R2＝0.944)，与极化时长呈线性关系(R2＝0.998)，R2用于表征原数据曲线和拟合后的数据曲线的相似度，相似度越接近于1，表示拟合结果越好。因此，本发明考察延伸率损失与土壤电阻率及极化时长的关系，得到延伸率损失系数公式为：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长，单位h；ρ为土壤电阻率，单位Ω·m。
在步骤103，根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数。
在步骤104，根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
优选地，其中所述根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000101
其中，
Figure BDA0003113565980000102
为目标管道的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000103
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
优选地，其中所述根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
在本发明中，在评估目标管道在某一特定条件下的氢脆敏感性时，首先，对于某一组特定影响因素(第一影响因素)下的目标管道，在影响因素与延伸率损失对应表中中找到与第一影响因素相近的相似数据项，包括：一组影响因素(第二影响因素)和对应的延伸率损失；然后，根据步骤103中的拟合公式，获得两组参数(第一影响因素和第二影响因素)对应的延伸率损失系数；然后，再根据下述公式计算得到特定条件下目标管道的延伸率损失，进而评估管道的氢脆敏感性，包括：
Figure BDA0003113565980000104
式中：
Figure BDA0003113565980000111
为目标管道的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000112
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数，即目标管道的延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数，即影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项中的影响因素下管道的延伸率损失系数。
最后，在确定目标管道的延伸率损失后，根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
其中，延伸率损失Iφ受钢中缺陷、夹杂等影响较大，主要反映了SCC裂纹萌生的敏感性，Iφ的值越高，氢脆敏感性越高，发生氢脆危险的可能性越大。
在本发明中，设置第一预设阈值为35％，第二预设阈值为25％。
若Iφ>35％，视为脆断区，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，管道在该条件下肯定会发生氢脆危险；
若25％≤Iφ≤35％，视为危险区，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，管道在该条件下存在氢脆危险；
若Iφ<25％，视为安全区，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，管道在该条件下不会发生氢脆危险。
在本发明的实施方式中，第一步，根据步骤101和步骤102，获得目标管道在某一特定条件下的实际延伸率损失。本实施例中工程参数(影响因素)如下：X80管线钢、土壤电阻率65Ω·m、外加电压-3V、极化电压作用时长18h，延伸率损失0.1183。
第二步，根据步骤103，在影响因素与延伸率损失对应表中找到与该组参数相近的一组参数及对应的延伸率损失，并根据下面的公式获得特定参数和影响因素与延伸率损失对应表中所选参数的延伸率损失系数。本实施例中，与第一步参数相近的参数可选择为：X80管线钢、土壤电阻率30Ω·m、外加电压-3V、极化电压作用时长24h，该组参数的延伸率损失为0.1554。代入公式：k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，可得特定参数(X80管线钢、土壤电阻率65Ω·m、外加电压-3V、极化电压作用时长18h)的延伸率损失系数为0.1231，相近参数(X80管线钢、土壤电阻率30Ω·m、外加电压-3V、极化电压作用时长24h)的延伸率损失系数为0.1508。
第三步，根据步骤104，求出管道在特定参数下的延伸率损失，并根据确定延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。本实施例中，根据公式，
Figure BDA0003113565980000121
可以得出对照相近参数(X80管线钢、土壤电阻率30Ω·m、外加电压-3V、极化电压作用时长24h)，特定参数的延伸率损失为0.1269，小于25％，视为安全区，可判定材料在该条件下不会发生氢脆。
第四步，对比试验测试获得的实际延伸率损失和公式拟合获得的延伸率损失。本实施例中，试验测试获得的延伸率损失为0.1183，公式拟合获得的延伸率损失为0.1269，误差为7.3％，可认为拟合获得的延伸率损失是准确有效的。
上述算例中不仅验证了拟合公式的有效性，也给了任一特定参数下通过表格和拟合公式评估管道试样氢脆敏感性的过程。本发明的方法可用于快速评估管道所受的氢脆风险，以便及时采取相应缓解措施。
图3为根据本发明实施方式的确定埋地金属管道氢脆敏感性的***300的结构示意图。图3所示，本发明实施方式提供的确定埋地金属管道氢脆敏感性的***300，包括：延伸率损失计算单元301、拟合单元302、延伸率损失系数计算单元303和敏感性确定单元304。
优选地，所述延伸率损失计算单元301，用于根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表。
优选地，其中所述***还包括：
拉伸处理单元，用于试对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
优选地，其中所述延伸率损失计算单元301，利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000131
其中，
Figure BDA0003113565980000132
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000133
和
Figure BDA0003113565980000134
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
优选地，所述拟合单元302，用于对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式。
优选地，其中在所述拟合单元302，所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
优选地，所述延伸率损失系数计算单元303，用于根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数。
优选地，所述敏感性确定单元304，用于根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
优选地，其中所述敏感性确定单元304，根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure BDA0003113565980000141
其中，
Figure BDA0003113565980000142
为目标管道的延伸率损失；
Figure BDA0003113565980000143
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
优选地，其中所述敏感性确定单元304，根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
本发明的实施例的确定埋地金属管道氢脆敏感性的***300与本发明的另一个实施例的确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表；
对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式；
根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；
根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure FDA0003113565970000011
其中，
Figure FDA0003113565970000012
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure FDA0003113565970000013
和
Figure FDA0003113565970000014
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure FDA0003113565970000021
其中，
Figure FDA0003113565970000022
为目标管道的延伸率损失；
Figure FDA0003113565970000023
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
7.一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的***，其特征在于，所述***包括：
延伸率损失计算单元，用于根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率，计算在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失，并根据在不同影响因素下的不同类型的管道试样拉伸后的延伸率损失确定影响因素与延伸率损失对应表；
拟合单元，用于对在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率损失进行拟合，以确定延伸率损失系数公式；
延伸率损失系数计算单元，用于根据目标管道的材质类型和所在的第一影响因素确定处于所述影响因素与延伸率损失对应表中的相似数据项，并利用所述延伸率损失系数公式分别计算所述目标管道在所述第一影响因素下的第一延伸率损失系数和在所述相似数据项中对应的第二影响因素下的第二延伸率损失系数；
敏感性确定单元，用于根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，并根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述方法还包括：
拉伸处理单元，用于试对处于库尔勒土壤模拟溶液中的不同类型的管道试样进行电化学充氢，并对经过电化学充氢的管道试样进行常温拉伸处理，获取处于库尔勒土壤模拟溶液中的在不同影响因素下的不同类型的管道试样的延伸率。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述延伸率损失计算单元，利用如下方式根据分别处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率，计算管道试样拉伸后的延伸率损失，包括：
Figure FDA0003113565970000031
其中，
Figure FDA0003113565970000032
为管道试样拉伸后的延伸率损失；
Figure FDA0003113565970000033
和
Figure FDA0003113565970000034
分别为处于库尔勒土壤模拟溶液中和空气中的管道试样的延伸率。
10.根据权利要求7所述的***，其特征在于，在所述拟合单元，所述延伸率损失系数公式，包括：
k＝0.001t-0.028lnρ+0.222，
其中，k为延伸率损失系数；t为极化时长；ρ为库尔勒土壤模拟溶液模拟的土壤电阻率。
11.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述敏感性确定单元，根据所述第一延伸率损失系数、第二延伸率损失系数和所述相似数据项中的延伸率损失，计算所述目标管道的延伸率损失，包括：
Figure FDA0003113565970000041
其中，
Figure FDA0003113565970000042
为目标管道的延伸率损失；
Figure FDA0003113565970000043
为所述相似数据项中的延伸率损失；k为第一延伸率损失系数；k0为第二延伸率损失系数。
12.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述敏感性确定单元，根据所述目标管道的延伸率损失确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性，包括：
当所述目标管道的延伸率损失大于第一预设阈值时，确定所述目标管道肯定会发生氢脆危险的敏感性为高，表示会发生氢脆危险；
当所述目标管道的延伸率损失小于第二预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为中，表示存在发生氢脆危险的可能性；
当所述目标管道的延伸率损失大于等于第二预设阈且小于等于第一预设阈值时，确定所述目标管道发生氢脆危险的敏感性为低，表示不会发生氢脆危险。
CN202110655632.1A 2021-06-11 2021-06-11 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及*** Pending CN113533038A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110655632.1A CN113533038A (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110655632.1A CN113533038A (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113533038A true CN113533038A (zh) 2021-10-22

Family

ID=78095889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110655632.1A Pending CN113533038A (zh) 2021-06-11 2021-06-11 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113533038A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115017695A (zh) * 2022-05-31 2022-09-06 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种确定埋地管道干扰电流安全区间的氢脆试验方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115017695A (zh) * 2022-05-31 2022-09-06 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种确定埋地管道干扰电流安全区间的氢脆试验方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hao et al. Electrochemical characterization and stress corrosion cracking of E690 high strength steel in wet-dry cyclic marine environments
Liu et al. Effect of hydrogen-induced plasticity on the stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in simulated soil environments
Sun et al. Comparative study on the stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in simulated shallow and deep sea environments
Sun et al. Effect of sulfate-reducing bacteria and cathodic potential on stress corrosion cracking of X70 steel in sea-mud simulated solution
Liang et al. Stress corrosion cracking of X80 pipeline steel in simulated alkaline soil solution
Wan et al. The effect of hydrogen on stress corrosion behavior of X65 steel welded joint in simulated deep sea environment
Mansor et al. A review of the fatigue failure mechanism of metallic materials under a corroded environment
Bueno et al. Evaluation of stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement in an API grade steel
Du et al. Stress corrosion cracking of A537 steel in simulated marine environments
Wan et al. Effect of alternating current on stress corrosion cracking behavior and mechanism of X80 pipeline steel in near-neutral solution
Li et al. Effect of residual and external stress on corrosion behaviour of X80 pipeline steel in sulphate-reducing bacteria environment
Rebak et al. Effect of solution composition and electrochemical potential on stress corrosion cracking of X-52 pipeline steel
Zhang et al. Transgranular stress corrosion cracking of X-60 pipeline steel in simulated ground water
Maruschak et al. Degradation of the main gas pipeline material and mechanisms of its fracture
CN113533038A (zh) 一种确定埋地金属管道氢脆敏感性的方法及***
CN105738274A (zh) 一种用于模拟加速金属材料土壤环境腐蚀的检测方法
Nykyforchyn et al. Electrochemical fracture analysis of in-service natural gas pipeline steels
Cui et al. Effect of pH value on the electrochemical and stress corrosion cracking behavior of X70 pipeline steel in the dilute bicarbonate solutions
Puiggali et al. Fatigue crack initiation on low-carbon steel pipes in a near-neutral-pH environment under potential control conditions
Liu et al. Stress corrosion cracking of welded API X70 pipeline steel in simulated underground water
Zvirko et al. Evaluation of impact toughness of gas pipeline steels under operation using electrochemical method
Fang et al. Mechanical and environmental influences on stress corrosion cracking of an X-70 pipeline steel in dilute near-neutral pH solutions
Zvirko et al. Corrosion degradation of steel of long-term operated gas pipeline elbow with large-scale delamination
Wang et al. Corrosion behaviors of X70 steel under direct current interference
Long et al. Corrosion behaviour of T92 steel in NaCl solution

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination