X60管线钢疲劳特性的研究

利用2、4和14mm的X60钢紧凑拉伸试样进行同样应力水平、固定应力比（R＝0．1）的疲劳裂纹扩展试验，揭示出高韧性管道钢的疲劳裂纹扩展存在显著的厚度效应。由于应力水平低，相应的离面应力也低，不足以导致分层开裂，因此，裂纹端部的三维应力约束随厚度增加而增大。4mm试样的疲劳裂纹速率远高于2mm试样，但厚度再增大，裂纹扩展速率不再有显著变化。进一步对表面裂纹试样进行疲劳裂纹扩展试验，并用勾线法纪录裂纹扩展情况，利用穿透裂纹的da/dN-ΔK曲线预测表面裂纹扩展，用2mm厚试样的数据控制裂纹表面长度的扩展，用14mm厚试样的数据控制裂纹底部沿厚度方面的扩展，得到了与表面裂纹扩展实验吻合很好的预测结果。     

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展特性研究

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质 0 5mol/LNa2 CO3 + 1mol/LNaHCO3 溶液中和循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律。结果表明 ,裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅的控制。不同的应力比下 ,裂纹扩展呈现明显的门槛值特征 ,随着应力比的升高 ,裂纹扩展的门槛值降低。在碱性碳酸盐溶液 (pH =9 3)中 ,加载频率对裂纹扩展速率没有明显的影响 ;在中性碳酸盐溶液 (pH =7 0 )中 ,裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高 ,呈现明显的频率效应。中性碳酸盐溶液中的裂纹扩展速率高于碱性碳酸盐溶液的裂纹扩展速率 ,且随加载频率的降低 ,裂纹扩展速率增大     

超高强度钢CF裂纹扩展的超载效应 Ⅰ．定量模型及预测

将Ｗｉｌｌｅｎｂｏｒｇ的超载残余应力场模型与裂尖形变动力学、裂尖表面析氢反应电化学动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学和热力学相结合，建立了氢脆腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）超载效应的定量描述模型，给出了超载对裂尖表面析氢电化学反应及裂尖氢扩展影响的一系列判据和表达式．用上述模型进行的预测表明，对于超高强度钢，当两次超载周次之间裂纹扩展长度ａｄ远小于超载塑性区尺寸ｒｐＯＬ与恒载塑性区尺寸ｒｐＣＬＡ之差，即ａｄ＜＜ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，ＣＦＣＧ会发生比空气疲劳还强烈的超载迟滞效应．而当ａｄ＞ｒｐＯＬ－ｒｐＣＬＡ时，可能会发生超载加速效应．这种预测在后文中由试验的宏观规律与断口特征得到充分验证．     

300M钢腐蚀疲劳裂纹萌生的超载特性

本文对３００Ｍ钢在空气与３．５％ＮａＣｌ溶液中疲劳裂纹萌生的周期超载和单次超载特性进行了试验研究与理论分析。试验结果表明，３．５％ＮａＣｌ溶液中，单次超载所致腐蚀疲劳裂纹迟滞萌生的迟滞强度远小于周期超载的对应值。３．５％ＮａＣｌ溶液与空气中，超载迟滞强度均随超载比增大或等效应力幅水平的提高而增大，在腐蚀疲劳裂纹萌生寿命估算中，只考虑单次超载的迟滞规律，会得出大大保守的寿命估计，只有将单次超载和周期     

油气管道CO2腐蚀过程中弹状流的影响

通过分析弹状流近壁面处的动力边界层和扩散边界层及弹状流对管壁CO2腐蚀的影响,发现弹状流动特性对管壁的质量传递、动量交换、管壁处的电化学腐蚀以及腐蚀产物膜的形成和破坏有显著的影响作用。提出弹状流动形态和CO2腐蚀产物膜特性是管壁腐蚀速率和腐蚀形态的重要影响因素,弹单元内的壁面切应力变化特性、正应力变化特性、壁面传质变化特性以及电化学腐蚀特性的非线性耦合作用是油气管道内壁CO2腐蚀的重要影响因素。在此基础上阐述了CO2腐蚀产物膜的微观结构、力学特性以及膜内的传质特性对腐蚀产物膜的形成、破坏以及修复作用。     

N80钢CO2腐蚀产物膜研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下，用XRD、EDS和SEM研究了N80钢腐蚀产物膜的形成与发展情况。结果表明，在本试验条件下N80钢CO2腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用，可以降低腐蚀速率。腐蚀产物膜分3层，讨论了3层膜的结构特征与形成机理。初步研究了腐蚀产物膜的破坏特征。腐蚀产物膜的晶体类型是（Fe,Ca)CO3复盐。     

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展量化模型

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质中，循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律．结果表明，裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅△K的控制；在模拟高pH值(pH=9．3)土壤介质中，加载频率(0．1Hz～10Hz)对裂纹扩展速率无明显影响；在模拟近中性土壤介质中，裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高，呈现明显的频率效应．结合裂纹扩展特性，分别建立了X70管线钢在模拟高pH值和近中性土壤介质中，加载频率为0．1Hz～10Hz的裂纹扩展量化模型。     

高温高压CO2多相介质腐蚀研究及应用的新进展

CO2腐蚀是油气生产中所遇到的重大腐蚀难题之一。本文论述了腐蚀产物膜在 CO2多相流动介质中的作用，腐蚀产物膜力学性能测试和表征方法研究的进展及存在问题， CO2腐蚀形貌的类型及特征。     

腐蚀产物膜覆盖条件下油套管钢C02腐蚀电化学特征

采用动电位扫描和交流阻抗技术研究了腐蚀产物膜覆盖条件下2种油套管钢CO2腐蚀电化学特征．结果表明，油套管钢表面生成腐蚀产物膜以后可以显著降低腐蚀电流密度，EIS图谱中出现Warburg阻抗特征，含Cr油套管钢CO2腐蚀产物膜对基体的保护作用要优于N80钢．N80油套管钢在CO2腐蚀过程中的点蚀会使交流阻抗谱出现容抗弧特征．