博一建材讯：随着管道输送压力的不断提高，输送钢管也相应地迅速向高性能发展。高性能钢管具有高强度、高韧性、良好的焊接性和低的包申格效应等优点，确保了高压输送的安全性，同时使管道建设的成本显著降低，也会使管道运营的经济效益更加良好。据统计分析，每提高一个钢级可减少7%的建设成本。目前使用管线钢的性能已达到X70、X80钢级的水平，并向着X100、X120更高钢级的方向发展。从管线建设的发展趋势来看，X80管线钢在工程上的应用将逐渐增加。西气东输二线管道设计是我国“十一五”期间的重要能源工程，拟全部采用X80管线钢，数量在7000km以上，这一工程将把中国管道水平推向世界前列。
石油工业中，集输管线的腐蚀情况复杂多样，主要分为管线内腐蚀和外腐蚀两种，管线内腐蚀与原油含水率、含砂、产出水性质、温度和流速等因素密切相关。我国中西部的油气田，不管是在油气开采还是集输，大多都面临CO2腐蚀危害，不仅损坏设备，影响工期，增加维护和运行成本等，还常常会引发重大事故，造成巨大的经济损失。由于X80管线钢实现国产化不久，目前在国内的使用也不多，所以对其耐腐蚀性能方面的研究还基本处于起步阶段，关于X80管线钢的CO2腐蚀研究也很少见。有研究表明，通过一种非淬火时效工艺，可以大幅度提高针状铁素体管线钢的强度级别。鉴于此，本文研究了热处理对X80管线钢在试验条件下CO2腐蚀行为的影响，并分析了腐蚀机理，对X80管线钢的工程应用具有重要的指导意义。
实验材料取自X80级管线钢，采用数控切割在远离焊缝区域切取50mm×10mm×3mm试样，其化学成分(质量分数，%)为：0.05C，0.21Si，1.56Mn，0.12Ni，0.28Mo，0.2Cu，0.003S，0.007P，0.11(Nb+V+Ti)，屈服强度为598MPa，抗拉强度为693MPa，屈强比为0.86。材料中C含量较低，Mn的加入可以引起固溶强化，在提高强度的同时还能增加韧性；Nb、V和Ti等是强氮化物形成元素，其作用之一是可以防止奥氏体晶粒长大；加入一定量的Mo来抑制块状铁素体的形成，促进针状铁素体的生成。
热处理设备采用的是SRJX-4-13型箱式电阻炉，热处理后，将试样打磨、抛光、侵蚀，进行金相观察和硬度测试。根据经验公式Ac3=854-180C-14Mn-44Si-17.8Ni-1.7Cr计算出试验用钢的Ac3值，由公式Ac3+(30～50)和t=αkD确定其淬火温度和保温时间，制定的热处理工艺为：850℃×40min水淬，分别在500、550和600℃回火，保温时间均为35min，空冷。880℃×1h(空冷)正火。CO2腐蚀试验使用WHF-2.5型高温高压釜，腐蚀介质为模拟某油田地层水(介质成分见表1)。在试验前预先通入高纯N2气除氧2h，装入试样并密封，继续通入高纯N2气除氧2h，升温到90℃，CO2分压为2.5MPa(气体总压为6MPa)，腐蚀时间48h。腐蚀完成后对试样进行处理，采用失重法计算腐蚀速率。
表1 腐蚀介质化学成分
离子类型
Na+、K+
Mg2+
Ca2+
Cl-
SO42-
HCO3-
总矿化度
含量/(mmol·L-1)
814.6
13.13
76.88
980
1.56
11.5
1897.67
X80管线钢经热处理后，组织发生明显变化，调质处理后得到的是索氏体，正火后得到的是珠光体。热处理过程中，针状铁素体都发生了不同程度的长大。
调质处理后，试样较原始硬度都有提高，850℃淬火+550℃回火试样的耐CO2腐蚀性能最好，腐蚀速率为0.5285mm/a，适当的热处理工艺可以提高X80管线钢的耐蚀性能。材料的耐蚀能力与自身的组织有密切关系，试验条件下，X80管线钢的原始组织主要为点蚀，调质处理试样出现均匀腐蚀，正火试样的局部存在明显点蚀。
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