《高強管線鋼在深海環境中的應力腐蝕規律與機理研究》是依託北京科技大學，由李曉剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高強管線鋼在深海環境中的應力腐蝕規律與機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：李曉剛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題針對我國深海油氣開發工程中對材料服役安全性能的重大需求，擬採用試驗室模擬方法對高強管線鋼在300至3500米的深海水環境中的應力腐蝕行為及機理開展研究，擬通過對X52和X70鋼及其焊縫材料在深海環境下的應力腐蝕行為規律及主要影響因素、不同深海條件下SCC萌生和擴展行為與外加電位的關係、應力腐蝕過程中裂紋尖端的力學與電化學的互動作用的本質、深海環境中氫的擴散規律以及氫對應力腐蝕過程的協同效應等系列問題的研究，探索深海環境下管線鋼應力腐蝕的研究方法，獲取其應力腐蝕行為隨深海環境變化的演化規律的數據，探尋可能的抑制手段，為實際深海管線的腐蝕防護及相近領域的工程套用提供參考和支持。
結題摘要
本課題在建立實驗室模擬深海環境腐蝕體系的基礎上研究了高強管線鋼在深海環境中的應力腐蝕規律及機理，氫對高強管線鋼在深海環境中力學性能的損傷規律以及氫與應力腐蝕協同效應規律。 結果表明：深海環境中溶解氧含量、溫度、靜水壓力等高強管線鋼的電化學行為具有重要影響。溶解氧含量和溫度的降低減緩了高強管線鋼的腐蝕速率，且溶解氧含量的降低促使陰極反應由吸氧反應向析氫反應轉變；淨水壓力的增加促進了陰極析氫反應，抑制了陽極反應。 X70鋼在深海環境中的應力腐蝕敏感性隨模擬海水深度的增加而先降低後升高。在模擬1500m深海環境中的應力腐蝕敏感性最低，在模擬3000m深海環境中的應力腐蝕敏感性最高，與陰極析氫反應電流密度隨深度的變化規律一致,這可以用氫致局部塑性模型解釋。 氫對X70鋼在模擬深海環境中應力腐蝕敏感性的作用是非線性的，隨預充氫電流密度的增加先降低後升高。根據氫滲透動力學關係式可以計算出X70鋼應力腐蝕敏感性的臨界平均吸附氫濃度。氫與應力腐蝕協同效應大大提高了X70鋼在深海環境中的應力腐蝕敏感性，其應力腐蝕機制是以氫脆為主的混合機制。 深海用高強度級別鋼種的應力腐蝕問題是一系列深海結構材料的共性問題，系統地開展深海環境中的應力腐蝕規律及其機理的研究，是我國油氣開採進軍深海所首要和必須解決的關鍵科學問題之一。本課題的研究成果為其他深海結構材料的防腐蝕研究探索積累了經驗，具有重大的科學意義和實際價值。
