[發明專利]表征氫影響高鋼級管線鋼起裂性能的測試方法

有效

• 申請號: 201811603330.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN111366483B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 顧清林;姜永濤;曹國飛;封輝;呂超;李鶴;劉艷華;韓昌柴;吳昌漢;楊坤;王磊磊
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 周靜

本發明公開了一種表征氫影響高鋼級管線鋼起裂性能的測試方法，該方法通過對由高鋼級管線鋼焊縫材料制成的多個第一試樣和第二試樣進行電化學充氫，在充氫結束后，對多個充氫后的第一試樣分別進行不同溫度下的沖擊測試，得到多個充氫后的第一試樣的沖擊功，并對多個充氫后的第一試樣的沖擊功與高鋼級管線鋼焊縫起裂功對比；對充氫后的第二試樣進行裂紋擴展阻力測試，得到充氫后的第二試樣的裂紋擴展阻力曲線，進而得到裂紋尖端開口位移，并判斷裂紋尖端開口位移的取值是否大于0.1mm，確定高鋼級管線鋼焊縫材料抗起裂性能，為高鋼級管線鋼在承受一定程度氫環境后的起裂性能判斷提供依據。

技術領域

本發明涉及高鋼級管線鋼氫致塑性損減研究領域，特別涉及一種表征氫影響高鋼級管線鋼起裂性能的測試方法。

背景技術

隨著石油天然氣需求量的不斷增加，管道的輸送壓力和管徑也在不斷地增大。為了滿足石油天然氣長距離輸送壓力和輸送管徑的要求，目前多選用高鋼級管線鋼。而高鋼級管線鋼的焊縫材料中若存在氫，會加劇裂紋脆性起裂的風險，嚴重影響到石油天然氣的輸送安全。因此，探究氫對于高鋼級管線鋼起裂性能的影響顯得十分必要。

目前，現有技術中通常利用原位慢拉伸測試作為評價高鋼級管線鋼氫脆敏感度的方法，通過將高鋼級管線鋼試樣放入到電解質溶液中進行慢拉伸，以確定高鋼級管線鋼氫脆敏感度，然而現有技術中還未有高級鋼管線鋼在承受一定程度氫環境后的起裂性能的測試研究方法。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種表征氫影響高鋼級管線鋼起裂性能的測試方法，為高鋼級管線鋼在承受一定程度氫環境后的起裂性能判斷提供依據。

具體而言，包括以下的技術方案：

一種表征氫影響高鋼級管線鋼起裂性能的測試方法，所述方法包括：

對由高鋼級管線鋼焊縫材料制成的多個第一試樣和第二試樣進行電化學充氫，得到多個充氫后的第一試樣和充氫后的第二試樣；

獲取試驗鋼管的外徑、內徑、運行壓力、屈服強度和抗拉強度，并計算高鋼級管線鋼焊縫起裂功，其中，根據下述公式計算所述高鋼級管線鋼焊縫起裂

功：

式中：CVN為所述高鋼級管線鋼焊縫起裂功，R_o為試驗鋼管的外徑，R_i為試驗鋼管的內徑，p為試驗鋼管的運行壓力，G為0.99，Lr為0.95；

對所述多個充氫后的第一試樣分別進行不同溫度下的沖擊測試，得到所述多個充氫后的第一試樣的沖擊功；

若所述多個充氫后的第一試樣的沖擊功均高于所述高鋼級管線鋼焊縫起裂功，則在該充氫條件下所述高鋼級管線鋼焊縫材料可防止脆性起裂；若所述多個充氫后的第一試樣中的任意一個第一試樣的沖擊功低于所述高鋼級管線鋼焊縫起裂功，則在該充氫條件下所述高鋼級管線鋼焊縫材料面臨脆性起裂風險；

對所述充氫后的第二試樣進行裂紋擴展阻力測試，得到充氫后的第二試樣的裂紋擴展阻力曲線；

根據所述充氫后的第二試樣的裂紋擴展阻力曲線，得到裂紋尖端開口位移；

若所述裂紋尖端開口位移大于0.1mm，則所述高鋼級管線鋼焊縫材料抗起裂性能良好；若所述裂紋尖端開口位移小于0.1mm，則所述高鋼級管線鋼焊縫材料抗起裂性能較差；

根據所述多個充氫后的第一試樣的沖擊功和所述充氫后的第二試樣的裂紋擴展阻力曲線，表征高鋼級管線鋼在充氫后的起裂性能。

在一種可能的設計中，所述對由高鋼級管線鋼制成的多個第一試樣和第二試樣進行電化學充氫，得到多個充氫后的第一試樣和充氫后的第二試樣之前，所述方法還包括：

從高鋼級管線的焊縫處獲取所述多個第一試樣和第二試樣。