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管道输送是天然气运输中最便捷、经济、可靠的方式。21 世纪,天然气输送管道总的发展趋势是进一步提高天然气输送压力以及采用高强级钢管。我国的‘西气东输’高压主输送管道采用了 X70 高强级管线钢,而很多天然气应用工程的高压管线采用 X60 级管材。南京市城市天然气利用工程高压输配系统就采用了X60 螺旋缝埋弧焊管。然而,管输天然气中不可避免含有 H2S 和水分,且 H2S 含量有时偏高, 具备硫化氢应力腐蚀开裂( Stress Corrosion Cracking 缩写为SCC )的条件,加上管道钢强度级别的提高,对 SCC 的敏感性也较高,可能导致管线应力腐蚀开裂。因此, 本文主要针对 X60 螺旋焊管,开展在硫化氢环境中钢材的应力腐蚀的研究,主要研究内容与结论如下: (1)通过对南京市城市天然气利用工程采用的 X60 螺旋缝埋弧焊管材料的理化性能测试,结果表明:该批 X60 螺旋缝埋弧焊管材料满足 X60 级别管线钢的标准要求。材料的硬度值小于 HRC22,满足我国《防止湿硫化氢环境中压力容器失效的推荐方法》和 NACE-MR-01-75 标准中推荐值:在酸性湿硫化氢环境中金属的硬度极限为 HRC22。 (2)自行设计四点弯梁试样,进行了在不同浓度硫化氢的水溶液及不同应力水平下 X60 材料的应力腐蚀敏感性试验。X60 材料的应力腐蚀敏感性试验在经过 1600 小时后,四点弯曲试样没有起裂,没有得到开裂时间数据。说明无缺陷的 X60 材料在湿硫化氢环境中的应力腐蚀敏感性不高。 (3)采用了实验室抗硫化物应力腐蚀开裂性能实验的四点弯曲试验,试验结果表明该 X60 螺旋缝埋弧焊管材料具有很高的抗 SSC 性能。 (4)进行改进的 WOL 试样的设计,并进行了 WOL 预制裂纹试样应力腐蚀试验,得到了在 500ppm、1000ppm 的硫化氢水溶液中,X60 螺旋缝埋弧焊管应力腐蚀临界应力强度因子KISCC及裂纹扩展速率da dt 。 (5)对 X60 管线在硫化氢腐蚀介质中安全性和抗硫化氢应力腐蚀的寿命预测。