X70管线钢在模拟高pH值介质中裂纹断口分析

用扫描电镜 (SEM )分析了X70管线钢在模拟高 pH值 (pH =9 3)土壤介质 0 5mol/LNa2 CO3+1mol/LNaHCO3的碳酸盐溶液中 ,循环载荷下的裂纹断口形貌。结果表明 :(1)在高应力比 (R =0 9)下 ,静载拉伸力学因素在断裂机制中占主导地位 ,断口的大部分呈现静载断裂特征 ,随着应力比R的降低 ,断口呈现疲劳断裂特征 ;(2 )随着加载频率的降低 ,断口MnS夹渣的数量和密度明显增加 ;(3)由于X70管线钢的晶粒很细小 ,在碳酸盐溶液中的断口并没有呈现典型的晶间断裂冰糖状断口形貌。     

基于扩展有限元法的连续管用钢裂纹扩展研究

疲劳裂纹扩展是导致连续管失效的主要原因。针对试验法研究连续管用钢裂纹扩展过程较为繁琐的问题,引入扩展有限元法进行分析。应用工程软件模拟CT110钢裂纹扩展过程,计算了不同应力比R下的裂纹扩展门槛值。研究结果表明:利用扩展有限元法模拟裂纹扩展得到的循环次数与试验法测得的循环次数比较接近,最大相对误差为17. 67%,验证了用扩展有限元法模拟CT110钢裂纹扩展的可行性;随着应力比R的增大,其裂纹扩展门槛值减小,在R=0. 50时,其门槛值仅为R=0. 02时的0. 63倍;基于Paris公式和分析结果得到的拟合公式,可对稳定扩展阶段内不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率进行预测。研究结果对预测连续管使用寿命和保证现场安全作业有一定指导意义。     

X60管线钢腐蚀疲劳裂纹扩展特性

研究了不同腐蚀介质中及加载频率下X60管线钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性.在较高的加载频率f=10HZ时,不同腐蚀介质中裂纹扩展具有真腐蚀疲劳特性,并且裂纹的扩展规律可表示为(da/dN)cf=Bcf(△K-△Kthcf)2.腐蚀介质主要影响腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值△Kthcf,而对系数Bcf无显著影响;在较低的加载频率f=1HZ时裂纹扩展呈缓慢增加的平台--具有应力腐蚀特性.文章对建立较为通用的腐蚀疲劳裂纹扩展公式进行了探讨.     

X70管道钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中的疲劳裂纹扩展试验研究

完成了一组X70管道钢预制裂纹试件在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中阴极保护条件和3种载荷频率(0.1、1.0、5.0 Hz)下的疲劳裂纹扩展试验。结果表明,在较高的载荷频率下,裂纹的扩展以机械作用为主,高pH值的腐蚀环境的影响不明显;如果载荷频率较低,高pH值环境则会促进裂纹的加速扩展。出乎意料的是,其中有2个试件的裂纹在预裂后停止了扩展,而在裂尖表面出现了蚀坑和开裂,这一现象进一步说明循环载荷可以破坏钝化膜的形成,从而导致表面裂纹萌生。     

一种X80管线钢焊接接头疲劳裂纹扩展门槛值的研究

采用疲劳试验、显微分析方法和力学性能分析等手段,对焊接热输入为20 kJ/cm的一种X80管线钢焊接接头在不同应力比条件下的疲劳裂纹门槛值进行了研究。研究结果表明,随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率da/dN增大,疲劳裂纹扩展门槛值呈逐渐降低的趋势。在热输入为20 kJ/cm时,焊缝的组织以针状铁素体为主,含少量多边形铁素体,有很好的韧性。     

管线钢的裂纹生长预测新模型

氢脆是影响管线钢寿命最严重的破坏机理之一。传统的裂纹生长预测模型没有考虑pH值和温度等环境因素的影响,且只能考虑应力强度较大的加载循环对裂纹生长的影响,忽视了小周期加载的作用。笔者基于氢促进解离（HEDE）和氢增强局部塑性（HELP）两种主流理论,采用氢扩散的动力学模型,建立了一种新的裂纹生长预测模型,并将该模型应用于裂纹生长的预测及小周期对裂纹生长的影响的量化。研究结果表明,建立的裂纹生长模型综合考虑了氢势能、扩散系数、裂纹尖端附近的静水应力和临界加载频率等因素对管线钢裂纹扩展速率的影响,预测值与实验值吻合。利用模型可以将微观裂纹分为惰性、激活、快速增长3个状态,便于管道维护和安全评测;模型将环境因素引入管线钢寿命预测,增强了预测的普适性和准确性;并量化了油气输送中普遍存在的小周期加载对管道裂纹扩展速率的影响。     

D级抽油杆20CrMo钢疲劳裂纹扩展速率及门槛值

通过对D级抽油杆20CrMo钢疲劳断裂的实验研究,得出抽油杆的螺纹段、杆体、过渡段和扳手方段疲劳裂纹的扩展速率及门槛值。同时分析了不同应力比对材料疲劳裂纹扩展速率及门槛值的影响。     

管线钢高pH值应力腐蚀裂纹研究

许多油气管道断裂事故与管道外表面的应力腐蚀开裂(SCC)有关.对高pH值溶液中的16Mn钢和X70管线钢分别进行了电化学测试和拉伸试验,利用动电位极化曲线测试得到了快慢扫描极化曲线(慢扫描速度20 mV/min,快扫描速度1 000 mV/min),根据它们的差值确定了16Mn钢和X70管线钢对高pH值应力腐蚀开裂敏感的电位.结果表明,环境温度对敏感电位的影响较大,随温度的升高,扩大了敏感电位区间.在高pH值应力腐蚀敏感电位(-600 mV SCE)下,恒定加载试样应力到管材屈服极限的70％,试样表面未出现表面开裂;而在间断加载条件下,在颈缩区表面出现了裂纹,说明载荷的波动是高pH值应力腐蚀裂纹萌生的必要条件,且高pH值应力腐蚀开裂易发生在塑性变形和应力集中处.     

泥岩盖层的溶蚀作用机理实验——不同pH值盐水中溶蚀速率变化规律

为了查明泥岩在不同性质流体环境中的溶蚀速率及随时间的变化关系,以松辽盆地南部青山口组黑色泥岩为研究对象,开展4组pH值分别为3、5、7、9的水岩相互作用实验研究,实验持续时间为153d,泥岩粉末样品中黏土矿物含量为50%、石英和长石类矿物含量为35%、方解石为2%,还有少量菱铁矿和黄铁矿。结果分析表明,方解石在酸性流体中快速发生溶蚀溶解,Ca离子析出速率高于Mg、Si和Al离子;长石和黏土矿物溶蚀作用缓慢;在中性—碱性流体环境中形成了三水铝石片状矿物沉淀;方解石的快速溶蚀溶解消耗了酸性流体实验中的氢离子,导致溶液pH值由最初的3升高至7.5;4组实验开始的15d内反应速率较快,反应至50d时,各离子浓度基本保持稳定,即反应体系达到平衡状态,平衡状态下各组溶液的pH值为7~9,呈中性—弱碱性;据4组实验平衡状态下Si离子浓度计算得到的泥岩整体溶蚀速率为-13.29~-13.79 mol/(m~2·s),较为接近同等条件下蒙皂石或高岭石单矿物的溶蚀速率,略高于泥岩中含量最高的伊利石单矿物溶蚀速率。实验研究表明,地层中CO_2或有机酸等酸性流体能够对泥岩盖层产生溶蚀溶解作用,而酸性流体对泥岩盖层封盖能力的破坏程度取决于长期水岩相互作用至系统平衡的过程;封闭的流体环境有利于保护泥岩盖层,泥岩中含有适量的碳酸盐矿物有利于缓冲酸性流体对泥岩盖层的溶蚀作用,起到保护盖层封闭性的作用,而碳酸盐等矿物的沉淀作用能够提高盖层的封盖能力。     

20CrMo钢短裂纹行为和抽油杆表面允许裂纹深度

研究了抽油杆材料20CrMo钢穿透长、短裂纹和表面长、短裂纹在近门坎区的裂纹扩展行为。结果表明：短裂纹比长裂纹的裂纹扩展速率更快，门坎值更低，表面允许裂纹深度更小。因此，用长裂纹扩展速率和门坎值计算抽油杆剩余寿命，比考虑短裂纹效应的要高，最好使用裂纹扩展速率与有效应力强度因子幅计算抽油杆的剩余寿命。用短裂纹的门坎值重新计算了D级抽油杆各关键部位允许存在的裂纹尺寸。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

TC4-DT及TC21钛合金疲劳裂纹扩展速率的对比分析

为进一步研究航空主承力疲劳结构件损伤容限型钛合金的疲劳裂纹扩展问题,基于新版标准疲劳裂纹扩展试验方法GB/T 6398—2017,对两类损伤容限型钛合金TC4-DT及TC21进行测试。结果表明,低速扩展阶段,TC4-DT较TC21的疲劳裂纹扩展速率更小,宏观断口形貌粗糙度较大。当裂纹尖端应力强度因子范围ΔK处于24～31 MPa·m1/2的初始稳态扩展阶段时,裂纹扩展速率曲线基本重合,TC4-DT较TC21具有更长的稳态扩展区,断口形貌较为平滑。随裂纹长度的增加,应力强度因子范围ΔK约为断裂韧度KIC的50%时,进入失稳扩展阶段,断裂面粗糙度增加。     

临南油田弱碱性水表面活性剂驱油体系研究

为适应临南油田注弱碱性水开发需要,研发弱碱性水条件下的驱油表面活性剂对于油田增产增注具有重要意义。临南油田采出水为中性水,pH值6.89,矿化度44118 mg/L;处理水为弱碱性水,pH值7.88,矿化度39116 mg/L。通过测试不同类型表面活性剂与原油间的界面张力,优选出脂肪醇醚磺酸盐和烷醇酰胺类非离子表面活性剂构成的复合体系CDS6,探讨了溶液介质对界面张力的影响,优化了注入段塞和注入浓度。优化的复合体系CDS6组成为：0.1% CEOS6+0.2% CDA01。以中性水和弱碱性水作为介质时,CDS6体系与原油间的界面张力分别为5.84×10^-3和1.70×10^-3 mN/m,弱碱性水与CDS6复配具有较好的降低界面张力的协同作用。物模驱油实验结果表明,弱碱性水配制的CDS6驱油效率高于中性水。在注入量0.4 PV时,0.3% CDS6弱碱性水溶液的驱油效率为57.33%,比水驱提高10.66%。     

温度和应力对管道钢应力腐蚀过程电化学行为的影响

为研究温度和应力对管道钢应力腐蚀过程电化学行为的影响,用X70钢和16Mn钢进行了试验,在不同温度、不同应力及慢拉伸条件下,用电化学极化测量方法研究0.5mol/LNa2CO3+1mol/LNaHCO3溶液中X70和16Mn管道钢的电化学行为。分析温度、应力(应变)和慢应变率等因素对极化曲线的影响,并讨论温度、应力和慢应变率对管道钢发生应力腐蚀开裂的驱动作用。试验结果表明:管道发生高pH应力腐蚀开裂的可能性随运行温度升高而增大;静应力使敏感电位区的阳极电流增大较显著,特征电位向负方向移动;管道钢材料在应力作用下,发生局部塑性变形,可造成选择性局部腐蚀,成为发生高pH应力腐蚀开裂的敏感部位。     

Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的工艺研究

为研究Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的效果,考察了吸收脱除过程中(NH_4)_2SO_3浓度、FeⅡEDTA初始浓度、烟气流量、p H、温度、入口NO浓度、φ(O2)等因素的影响。通过设计正交试验,确定主次因素关系和最佳工艺条件。结果表明:各因素对NO吸收脱除效果的影响由大到小的顺序为FeⅡEDTA初始浓度入口NO浓度温度φ(O2)烟气流量p H(NH_4)_2SO_3浓度;Fe~ⅡEDTA(/NH_4)_2SO_3溶液吸收脱除NO的最佳工艺条件为FeIIEDTA初始浓度0.005 mol/L、入口NO浓度1 072 mg/m3、温度30℃、φ(O2)4%、烟气流量800 m L/min、p H=7、(NH_4)_2SO_3浓度0.2 mol/L,此时NO最大脱除率达到92.5%,NO吸收量为3.28 mol/mol。     

1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐萃取香豆素

实验采用疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C_4mim][PF_6])代替挥发性有机溶剂,由水相中萃取香豆素。采用紫外分光光度法测定了香豆素质量浓度,考察了温度、pH值、相比、香豆素质量浓度、萃取时间等因素对萃取效果的影响。结果表明,在10～50℃和pH=1～11条件下,温度和pH值对萃取效果几乎无影响;当萃取时间为10 min、V(香豆素水溶液):V([C_4mim][PF_6])=3:1、香豆素质量浓度为1.0g/L时,萃取效果最好;在该条件下,以100mL[C_4mim][PF_6]为萃取剂,平均萃取率达94.55%。离子液体中的香豆素用3倍体积量的NaOH水溶液反萃取3次,可将香豆素完全转移到水相;离子液体相用蒸馏水洗至中性,80℃减压干燥5 h后可重新使用。     

改性壳聚糖生物质吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附研究

制备了改性壳聚糖(G-CAM),并以该聚合物制备成改性壳聚糖生物质吸附剂,研究了G-CAM吸附Pb(Ⅱ)时pH值、温度、溶液浓度对吸附量的影响及壳聚糖微粒对Pb(Ⅱ)的吸附动力学特性.结果表明,在t=30℃、pH=5、ρ0=1 000 mg/L条件下,吸附量为171.3 mg/g,且溶液pH值对Pb(Ⅱ)的吸附量影响最...