兩種UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管耐腐蝕性能對(duì)比分析

李 濤，劉 濤，趙 波

(渤海裝備研究院 輸送裝備分院，河北 青縣 062658)

兩種UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管耐腐蝕性能對(duì)比分析

李 濤，劉 濤，趙 波

(渤海裝備研究院 輸送裝備分院，河北 青縣 062658)

為了研究兩種UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管的耐腐蝕性能，對(duì)A廠和B廠生產(chǎn)的金屬復(fù)合板所制造的雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼分別取樣，進(jìn)行了三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)、晶間腐蝕敏感度的硝酸腐蝕試驗(yàn)和硫酸鐵-50％硫酸腐蝕試驗(yàn)。結(jié)果表明：不同廠家鋼板所制造的雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼耐三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)性能無差別，雖然B廠生產(chǎn)的金屬復(fù)合板制造的復(fù)合彎管耐硝酸及硫酸鐵-50％硫酸的腐蝕能力較A廠差，但均滿足技術(shù)條件的要求。

焊管；雙金屬復(fù)合管；彎管；UNS N08825；耐蝕性能

近年來，隨著管線輸送介質(zhì)成分的變化，一些國外管線開始使用雙金屬復(fù)合鋼管，同時(shí)也需要雙金屬復(fù)合彎管及復(fù)合管件。雙金屬復(fù)合鋼管、復(fù)合彎管及復(fù)合管件內(nèi)覆的不銹鋼具有良好的抗腐蝕性能，比單一使用不銹鋼管節(jié)約了成本，且又滿足了管線輸送的需要[1-6]。

本研究采用的雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼材質(zhì)均為N08825。用于生產(chǎn)雙金屬復(fù)合彎管的復(fù)合板分別來自國外生產(chǎn)的A板和國內(nèi)生產(chǎn)的B板。對(duì)雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼分別進(jìn)行了三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)(ASTM G48方法A[7])、晶間腐蝕敏感度的硝酸腐蝕試驗(yàn)(ASTM A262方法C[8])、晶間腐蝕敏感度的硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)(ASTM G28方法A[9])，以研究雙金屬復(fù)合彎管的抗腐蝕性能。

1 三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)操作

三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM G48的方法A進(jìn)行。反應(yīng)條件溫度(22±2)℃，反應(yīng)時(shí)間72 h。雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣的尺寸為50mm×20mm×2mm。 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 為UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管技術(shù)規(guī)定(TTP-00000-ME-ETR-0002)[10]，技術(shù)條件要求試樣表面無點(diǎn)腐蝕，且試樣的平均腐蝕速率不超過4 g/m2。

1.2 試樣表面狀態(tài)

兩種雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣的編號(hào)分別為FeCl3-A01及FeCl3-B01。對(duì)反應(yīng)后的兩個(gè)試樣在宏觀及20×下進(jìn)行觀測(cè)，試樣6個(gè)表面均未發(fā)現(xiàn)麻點(diǎn)，都符合表面無點(diǎn)蝕的要求。

1.3 試樣的腐蝕速率

兩種雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1可知，雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼兩個(gè)試樣的腐蝕速率均為0，符合技術(shù)條件腐蝕速率不超過4 g/m2的要求。

表1 三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

2 硝酸腐蝕試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)操作

晶間腐蝕敏感度的硝酸腐蝕試驗(yàn)按照ASTM GA262方法C進(jìn)行。反應(yīng)條件為沸騰溶液，每個(gè)周期反應(yīng)時(shí)間48 h，共5個(gè)周期。復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼的試樣尺寸為90mm×20mm×2mm。評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管技術(shù)規(guī)定(TTP-00000-ME-ETR-0002)，技術(shù)條件要求試樣5個(gè)周期腐蝕速率的平均值低于0.72mm/a。

2.2 試樣的腐蝕速率

兩種雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣硝酸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表2，試樣編號(hào)為HNO3-A01和HNO3-B01。從表2可知，2個(gè)試樣5個(gè)周期腐蝕速率的平均值均低于0.72mm/a，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均合格。HNO3-B01的年腐蝕速率高于HNO3-A01，說明HNO3-B01耐硝酸腐蝕的能力較HNO3-A01差，隨著反應(yīng)周期的遞增，2個(gè)試樣的腐蝕速率整體上呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。

表2 硝酸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

2.3 試驗(yàn)前后試樣宏觀及顯微照片

圖1 硝酸腐蝕試驗(yàn)前后的宏觀照片

HNO3-A01和HNO3-B01試樣硝酸腐蝕試驗(yàn)前后的宏觀照片如圖1所示。由圖1可知，2個(gè)試樣反應(yīng)后表面的宏觀形貌有較大區(qū)別，HNO3-A01第5周期結(jié)束后，試樣表面細(xì)小灰點(diǎn)增多，有較多的灰斑；HNO3-B01試樣表面腐蝕較HNO3-A01嚴(yán)重。晶間腐蝕敏感度的硝酸腐蝕試驗(yàn)第5周期結(jié)束后，HNO3-A01和HNO3-B01試樣反應(yīng)前后的顯微照片如圖2所示。由圖2可知，2個(gè)試樣第5周期結(jié)束后，晶粒均被腐蝕溝包圍。

圖2 硝酸腐蝕試驗(yàn)前后的顯微照片 500×

3 硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)

晶間腐蝕敏感度的硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)按照ASTM G28方法A進(jìn)行。反應(yīng)條件為沸騰溶液，反應(yīng)時(shí)間120 h。復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣尺寸為40mm×20mm×2mm，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為UNS N08825雙金屬復(fù)合彎管技術(shù)規(guī)定(TTP-00000-ME-ETR-0002)，技術(shù)條件要求UNS N08825合金母材的腐蝕速率不得超過0.5mm/a。

3.1 試驗(yàn)前后試樣宏觀及顯微照片

硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)反應(yīng)前后2種試樣的宏觀照片如圖3所示。由圖3可知，腐蝕試驗(yàn)后2種試樣表面均出現(xiàn)細(xì)小灰點(diǎn)。

硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)2種試樣反應(yīng)前后顯微照片如圖4所示。由圖4可知，F(xiàn)e2(SO4)3-A01和Fe2(SO4)3-B01兩種試樣反應(yīng)后的顯微組織均出現(xiàn)明顯變化，偶有晶粒被腐蝕溝包圍，但腐蝕溝較淺。

圖4 硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)前后的顯微照片 500×

3.2 試樣的腐蝕速率

2種雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表3。試樣編號(hào)分別為Fe2(SO4)3-A01 和Fe2(SO4)3-B01。從表3可知，2種試樣的年腐蝕速率均符合技術(shù)條件的要求。Fe2(SO4)3-B01的年腐蝕速率略高于Fe2(SO4)3-A01，說明 Fe2(SO4)3-B01 耐硫酸鐵—50％硫酸腐蝕的能力較 Fe2(SO4)3-A01差。

表3 硫酸鐵—50％硫酸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

(1)對(duì)2種N08825雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣進(jìn)行三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，腐蝕前后試樣質(zhì)量無變化，腐蝕速率均為0，且試樣表面無點(diǎn)腐蝕，符合技術(shù)條件的要求，2種雙金屬復(fù)合彎管的內(nèi)覆層不銹鋼耐腐蝕性能無差異。

(2)對(duì)2種N08825雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣分別進(jìn)行硝酸晶間腐蝕試驗(yàn)，經(jīng)過5個(gè)周期反應(yīng)后，腐蝕速率均值分別為0.093 9mm/a和0.234 7mm/a，均低于技術(shù)條件要求的0.72mm/a。HNO3-B01的年腐蝕速率高于HNO3-A01，說明其耐硝酸腐蝕的能力較HNO3-A01差。隨著反應(yīng)周期的遞增，2個(gè)試樣的腐蝕速率整體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，第5周期結(jié)束后，晶粒均被腐蝕溝包圍。

(3)對(duì)2種N08825雙金屬復(fù)合彎管內(nèi)覆層不銹鋼試樣進(jìn)行硫酸鐵—50％硫酸晶間腐蝕試驗(yàn)，腐蝕速率分別為0.111 4mm/a和0.152 0mm/a，均符合技術(shù)條件的要求。Fe2(SO4)3-B01的年腐蝕速率略高于 Fe2(SO4)3-A01，說明 Fe2(SO4)3-B01 耐硫酸鐵—50％硫酸腐蝕的能力較Fe2(SO4)3-A01差。顯微組織均發(fā)生明顯變化，偶有晶粒被腐蝕溝包圍，但腐蝕溝較淺。

[1]楊瑋瑋.渤海石油裝備制造有限公司雙金屬復(fù)合熱煨彎管試制工作取得重大突破[J].鋼管，2015(2)：65-65.

[2]張西雷，馬慶樂.雙金屬復(fù)合管焊接工藝研究[J].焊管，2016(1)：45-48.

[3]顧建忠.國外雙層金屬復(fù)合鋼管的用途及生產(chǎn)方法[J].上海金屬，2000，22(4)：16-24.

[4]許愛華，院振剛，楊光，等.雙金屬復(fù)合管的施工焊接技術(shù)[J].天然氣與石油，2010，28(6)：22-28.

[5]王新.雙金屬復(fù)合管焊接工藝與應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2011，47(7)：71-73.

[6]孫育祿，白真，張國超，等.油氣田防腐用雙金屬復(fù)合管研究現(xiàn)狀[J].全面腐蝕控制，2011，25(5)：10-13.

[7]ASTM G48—2011，Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels and related alloys by use of ferric chloride solution[S].

[8]ASTM A262—2015，Standard practices for detecting susceptibility to intergranular attack in austenitic stainless steels[S].

[9]ASTM G28-02—2008，Standard test methods for detecting susceptibility to intergranular corrosion in wrought,nickelrich，chromium-bearing alloys[S].

[10]TTP-00000-ME-ETR-0002—2015，UNS N08825 雙金屬復(fù)合彎管技術(shù)規(guī)定[S].

Comparative Analysis on Corrosion Resistance Properties of Two Kinds of UNS N08825 Bimetal Composite Bends

LI Tao，LIU Tao，ZHAO Bo
(Transmission Equipment Institute,CNPC Bohai Equipment Research Institute,Qingxian 062658,Hebei,China)

In order to study the corrosion resistance of two kinds of UNS N08825 bimetal composite bends,it sampled respectively from bimetal composite bends inner cladding stainless steel made of metal composite plate from A factory and B factory,and carried out ferric chloride pitting corrosion test,nitric acid corrosion test of intergranular corrosion sensitivity and ferric sulfate-50％sulfuric acid corrosion test.The results showed that the corrosion resistance property of ferric chloride solution pitting corrosion of bimetal composite bends inner cladding stainless steel made by different metal clad plate has no difference.Although the corrosion resistance property of composite bends nitric acid corrosion and ferric sulfate-50％sulfuric acid manufactured in B factory is less than that of A factory,but both can meet the requirements of technical conditions.

welded pipe;bimetal composite pipe;bends;UNS N08825;corrosion resistance property

TG113.231

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.08.009

李 濤(1983—)，女，重慶涪陵人，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事石油輸送鋼管材料的開發(fā)與試驗(yàn)等工作。

2016-04-06

謝淑霞