一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法技术

本发明专利技术提供一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，包括对标准弯梁试样进行涂封处理；在土壤模拟溶液中分别在不施加阴极保护电位和干扰电流、仅施加阴极保护电位或同时施加阴极保护电位和干扰电流情况下对试样进行弯曲试验，分别获取不施加阴极保护电位和干扰电流时试样裂纹萌生时间T0、施加阴极保护电位和干扰电流时试样裂纹萌生时间T1；根据裂纹萌生时间，计算试样氢脆敏感系数；根据预设氢脆敏感系数和氢脆敏感系数，评价目标管道氢脆敏感性和安全风险。本发明专利技术方法提出以裂纹萌生时间为影响参数的氢脆敏感系数来评价管材氢脆敏感性，可用于研究承受恒弯曲载荷埋地管道在阴极保护电位和直流输电线路干扰下氢脆的影响。下氢脆的影响。下氢脆的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法


[0001]本专利技术涉及埋地金属管道材料氢脆敏感性评估的
，尤其涉及一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着直流输电工程和油气输送管道工程建设的不断增加，直流输电线路与输油气管道接近或交叉的情况时有发生，尤其在人口密集且较为发达的地区，为了减少占用的土地面积，直流输电线路常常与输油气管道共用走廊，这样使得直流输电工程对附近埋地金属管道产生的电磁干扰影响日益突出，特别是当直流输电接地极单极运行时，会在管道上产生高幅值的干扰电位。而高压直流输电接地极放电对输油气管道造成的高电压不但会产生人身和设备安全风险，而且还会导致输油气管道氢脆的重大风险。
[0003]在接地极大电流放电条件下，输油气管道材料的电位大幅负向偏移，导致管道材料极化电位过负，金属表面发生析氢反应，产生大量吸附氢原子。以往的研究表明，氢原子可以扩散进入材料内部并累积和迁移，当达到特定的浓度后，将会造成材料发生不同程度的损伤，包括钢中的白点、氢鼓泡和氢诱发裂纹、氢致塑性损失、氢致滞后开裂(简称氢致开裂)等。
[0004]此外，在管道制造、铺设、填埋及运行过程中，由于焊接、施工载荷、土层运动及第三方作用等，管材内部应力状态复杂，管材内应力状态可以改变氢原子或氢分子在管材内部扩散和分布，对管材的氢脆性能同样具有重要的影响。
[0005]综述，输油气管道在过负电位的干扰环境下，在一定内应力状态的管线钢的安全运行受到极大威胁，亟须对埋地管道氢脆影响展开研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，为研究阴极保护电位和直流输电线路干扰对承受恒弯曲载荷的埋地油气输送管道的氢脆性能的影响规律，提供一种针对性的有效试验方法。
[0007]本专利技术提供一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，所述方法包括：
[0008]对使用目标管道材质制作的标准弯梁试样进行涂封处理，仅暴露所述标准弯梁试样的中间区域；
[0009]在模拟目标管道周围环境土壤的土壤模拟溶液中，分别在同时不施加阴极保护电位和干扰电流情况下、在仅施加阴极保护电位情况下或同时施加阴极保护电位和干扰电流情况下对经上述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验，分别获取同时不施加阴极保护电位和干扰电流情况下的试样的裂纹萌生时间T0、仅施加阴极保护电位或同时施加阴极保护电位和干扰电流情况下的试样的裂纹萌生时间T1；
[0010]根据裂纹萌生时间T0和T1，计算试样的氢脆敏感系数H，评价阴极保护电位或干扰
电流对管道氢脆敏感性的影响；
[0011]根据预设氢脆敏感系数h和氢脆敏感系数H，评价目标管道的安全风险，确定阴极保护电位或干扰电流安全范围。
[0012]优选地，所述方法还包括：
[0013]在施加阴极保护电位和干扰电流情况下对经所述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验时，分别改变试样受到的干扰电流的电流密度、电流类型和电流频率；在仅施加阴极保护电位情况下对经所述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验时，改变试样受到的阴极保护电位，分别获取不同干扰电流密度、电流频率、电流类型和不同阴极保护电位下的试样的裂纹萌生时间T
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；
[0014]根据裂纹萌生时间T0和T
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，分别计算不同干扰电流密度下的试样的氢脆敏感系数不同干扰电流频率下的试样的氢脆敏感系数不同干扰电流类型下的试样的氢脆敏感系数和不同阴极保护电位下的试样的氢脆敏感系数
[0015]根据预设氢脆敏感系数h和氢脆敏感系数分别评价目标管道的氢脆敏感性，并分别得到目标管道的干扰电流密度安全区间、干扰电流频率安全区间、安全干扰电流类型和阴极保护电位安全区间。
[0016]优选地，氢脆敏感系数H＝(T0‑
T1)/T0。
[0017]进一步优选地，进行所述涂封处理后，所述标准弯梁试样暴露的中间区域面积为0.5～2cm2。
[0018]更进一步优选地，所述干扰电流的电流密度范围为0
‑
200mA/cm2。
[0019]进一步优选地，所述弯曲试验为将试样固定在弯曲载荷加载工装上，根据三点加载方法进行，试样凸形表面中点的应力为：
[0020]σ＝6Ety/H2，
[0021]其中，σ为最大张应力，Pa；E为弹性模量，Pa；t为试样厚度，m；y为最大挠度，m；H为外支点间的距离，m。
[0022]更进一步优选地，所述试样凸形表面中点的应力在试样材料屈服强度的50％
‑
90％范围内。
[0023]优选地，所述标准弯梁试样在进行所述涂封处理前需进行抛光处理。
[0024]优选地，在施加阴极保护电位和干扰电流情况下对经所述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验时，所述阴极保护电位和所述干扰电流交替施加。
[0025]优选地，根据预设氢脆敏感系数h和氢脆敏感系数H，评价目标管道的氢脆敏感性，包括：
[0026]当试样的氢脆敏感系数H大于预设氢脆敏感系数h时，确定所述目标管道的氢脆敏感性为高，表示会因氢脆而发生安全风险；
[0027]当试样的氢脆敏感系数H小于等于预设氢脆敏感系数h时，确定所述目标管道的氢脆敏感性为低，表示不会因氢脆而发生安全风险。
[0028]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0029]本专利技术提供了一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，本专利技术试验方法通过在土壤模拟溶液中向使用目标管道材质制作的标准弯梁试样施加阴极保护电位和干扰电流的方式，准确模拟了承受恒弯曲载荷的埋地管道在阴极保护电位和直流输
电线路干扰下发生氢脆的现场工况条件，提出以裂纹萌生时间为影响参数的氢脆敏感系数来评价埋地管道的氢脆性能，为研究阴极保护电位和直流输电线路干扰对承受恒弯曲载荷埋地油气输送管道的氢脆性能的影响规律，评价目标管道在模拟干扰工况下的安全风险，确定阴极保护电位和干扰电流安全范围，提供了一种针对性的有效试验方法。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0031]图1为本专利技术实施方式提供的一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法的流程图；
[0032]图2为本专利技术实施方式提供的试样固定在弯曲载荷加载工装上的三点弯曲试验示意图；
[0033]附图标记说明：支架1，螺栓2，标准弯梁试样3。
具体实施方式
[0034]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，其特征在于，所述方法包括：对使用目标管道材质制作的标准弯梁试样进行涂封处理，仅暴露所述标准弯梁试样的中间区域；在模拟目标管道周围环境土壤的土壤模拟溶液中，分别在同时不施加阴极保护电位和干扰电流情况下、在仅施加阴极保护电位情况下或同时施加阴极保护电位和干扰电流情况下对经上述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验，分别获取同时不施加阴极保护电位和干扰电流情况下的试样的裂纹萌生时间T0、仅施加阴极保护电位或同时施加阴极保护电位和干扰电流情况下的试样的裂纹萌生时间T1；根据裂纹萌生时间T0和T1，计算试样的氢脆敏感系数H，评价阴极保护电位或干扰电流对管道氢脆敏感性的影响；根据预设氢脆敏感系数h和氢脆敏感系数H，评价目标管道的安全风险，确定阴极保护电位或干扰电流安全范围。2.根据权利要求1所述的一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，其特征在于，所述方法还包括：在施加阴极保护电位和干扰电流情况下对经所述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验时，分别改变试样受到的干扰电流的电流密度、电流类型和电流频率；在仅施加阴极保护电位情况下对经所述涂封处理的所述标准弯梁试样进行弯曲试验时，改变试样受到的阴极保护电位，分别获取不同干扰电流密度、电流频率、电流类型和不同阴极保护电位下的试样的裂纹萌生时间T
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；根据裂纹萌生时间T0和T
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，分别计算不同干扰电流密度下的试样的氢脆敏感系数不同干扰电流频率下的试样的氢脆敏感系数不同干扰电流类型下的试样的氢脆敏感系数和不同阴极保护电位下的试样的氢脆敏感系数根据预设氢脆敏感系数h和氢脆敏感系数分别评价目标管道的氢脆敏感性，并分别得到目标管道的干扰电流密度安全区间、干扰电流频率安全区间、安全干扰电流类型和阴极保护电位安全区间。3.根据权利要求1所述的一种模拟在干扰电流和阴极保护下埋地管道氢脆试验方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青松，胡上茂，彭翔，贾磊，吴瀛，廖民传，孙勇，刘刚，胡泰山，邓军，陈伟，张义，杨育丰，吴泳聪，冯瑞发，梅琪，刘浩，姚成，祁汭晗，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：