CO2压力对含杂质超临界CO2输送管线X65钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

doi:10.11902/1005.4537.2024.335

中国腐蚀与防护学报 DOI: 10.11902/1005.4537.2024.335

程璐瑶¹,徐彦磊²,李家玮¹,孙冲¹,林学强¹,孙建波¹

1. 中国石油大学（华东）
2. 中国石油天然气管道科学研究院有限公司

Effect of CO2 pressure on the stress corrosion cracking susceptibility of X65 pipeline steel used for transporting impure supercritical CO2

引用本文:

程璐瑶徐彦磊李家玮孙冲林学强孙建波. CO2压力对含杂质超临界CO2输送管线X65钢应力腐蚀开裂敏感性的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 10.11902/1005.4537.2024.335.

全文: PDF(2112 KB)

摘要: 通过慢应变速率拉伸实验、应力腐蚀模拟实验、电化学测试和表面分析技术等方法，研究了低含水及含O2、SO2、NO2和H2S杂质的超临界CO2环境中X65钢的应力腐蚀行为，探讨了CO2压力变化对X65钢应力腐蚀开裂（SCC）敏感性的影响。结果表明：在低含水及多种杂质共存超临界CO2环境中，X65钢的SCC敏感性很低，在测试周期内未发生SCC。但是，X65钢因受到均匀腐蚀作用会产生轻微的塑性损失，进而存在一定程度的SCC敏感性。在7.5 MPa至14 MPa CO2压力范围内，X65钢的SCC敏感性随着CO2压力升高呈先降低后升高的变化趋势，这与CO2压力变化引起的X65钢腐蚀程度不同密切相关。在不同CO2压力的含杂质超临界CO2环境中X65钢表面液相形成量、液相中腐蚀性物质含量以及形成的腐蚀膜保护性存在显著差异，使得X65钢在应力和含杂质CO2的耦合作用下的腐蚀速率随着CO2压力升高呈先降低后增加的变化规律。

关键词 ： X65管线钢, 超临界CO2, CO2压力, 应力腐蚀

Abstract：In this study, the stress corrosion behavior of X65 steel in a supercritical CO2 environment with low water content and co-existence of O2, SO2, NO2, and H2S impurities was studied by means of slow strain rate tensile test, four-point-bending stress corrosion test, electrochemical measurement and surface analysis techniques. The influence of CO2 pressure on the stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of X65 steel was determined. The results show that X65 steel has a very low SCC susceptibility when being exposed to supercritical CO2 environment with low water content and co-existence of multiple impurities. X65 steel does not crack under the coupling effect of stress and impurity-containing CO2 streams during the overall test duration. However, X65 steel suffers from the slight ductility loss due to the corrosion effect, thereby demonstrating a certain SCC susceptibility. Within the CO2 pressure range of 7.5 MPa to 14 MPa, the SCC susceptibility of X65 steel decreases first and then increases as the rise of CO2 pressure, which is closely associated with the difference of corrosion degree caused by CO2 pressure change. There are significant differences in the amount of the formed aqueous phase, the content of corrosive substances in the aqueous phase as well as the protectiveness of the formed corrosion film on the steel in supercritical CO2 environment containing impurities at different CO2 pressures. This thus results in the change in corrosion rate of X65 steel under the coupling effect of stress and impurity-containing CO2 streams, which first decreases and then increases as the rise of CO2 pressure.

Key words： X65 pipeline steel supercritical CO2 CO2 pressure stress corrosion

收稿日期: 2024-10-14

基金资助:山东省自然科学基金;国家自然科学基金项目;中央高校基本科研业务费专项资金资助

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	程璐瑶
	徐彦磊
	李家玮
	孙冲
	林学强
	孙建波
44.8K

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/Y0/V/I/0

[1]	张颛利, 戴海龙, 张喆, 石守稳, 陈旭. HF溶液中316L应力腐蚀开裂行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(6): 1633-1640.
[2]	苏志诚, 张弦, 程焱, 刘静, 吴开明. 同成分的超细贝氏体钢和Q&P钢在海水中应力腐蚀开裂行为对比研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(6): 1495-1506.
[3]	赵骞, 张洁, 毛锐锐, 缪春辉, 卞亚飞, 滕越, 汤文明. Q235钢结构件表面热镀锌层的应力腐蚀及其机理[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(5): 1305-1315.
[4]	刘广胜, 王卫军, 周佩, 谭金颢, 丁宏鑫, 张伟, 向勇. 含杂CO₂ 封存条件下13Cr和N80套管钢腐蚀规律研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(5): 1200-1212.
[5]	刘久云, 董立谨, 张言, 王勤英, 刘丽. 油气田异种金属焊接接头硫化物应力腐蚀开裂研究进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(4): 863-873.
[6]	岑远遥, 廖光萌, 朱玉琴, 赵方超, 刘聪, 何建新, 周堃. 基于布拉格光纤光栅的铝合金应力腐蚀裂纹扩展监测技术[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(3): 815-822.
[7]	李禅, 王庆田, 杨承刚, 张宪伟, 韩冬傲, 刘雨薇, 刘智勇. 904L超级奥氏体不锈钢在模拟核电一回路环境中的腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(3): 716-724.
[8]	胡丽华, 衣华磊, 杨维健, 孙冲, 孙建波. 水含量对超临界CO₂ 输送管道腐蚀的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(3): 576-584.
[9]	原玉, 向勇, 李晨, 赵雪会, 闫伟, 姚二冬. CCUS系统中CO₂ 注入井管材腐蚀研究进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2024, 44(1): 15-26.
[10]	郭昭, 李晗, 崔中雨, 王昕, 崔洪芝. A100钢在动态薄液膜和人工海水环境中的应力腐蚀行为对比研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(6): 1303-1311.
[11]	李双, 董立谨, 郑淮北, 吴铖川, 王洪利, 凌东, 王勤英. 飞机起落架用超高强钢应力腐蚀开裂研究进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(6): 1178-1188.
[12]	李佳媛, 曾天昊, 刘友通, 吴晓春. 加铜4Cr16Mo马氏体不锈钢在应力作用下的腐蚀研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(5): 1094-1100.
[13]	李文桔, 张慧霞, 张宏泉, 郝福耀, 仝宏韬. 温度对钛合金应力腐蚀行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(1): 111-118.
[14]	李柯萱, 宋龙飞, 李晓荣. pH值对X100管线钢在CO₃^2-/HCO₃^-溶液中的电化学与应力腐蚀行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(5): 779-784.
[15]	刘保平, 张志明, 王俭秋, 韩恩厚, 柯伟. 核用结构材料在高温高压水中应力腐蚀裂纹萌生研究进展[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(4): 513-522.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed