一、現(xian)狀及危害

在(zai)油氣運(yun)輸中，焊(han)接(jie)是(shi)管道連(lian)接(jie)中最基本、最普遍的(de)連(lian)接(jie)工藝之一(yi)，但往往也是(shi)管道中比較薄弱的(de)地(di)方，它(ta)不僅表現在(zai)強度、剛度方面，而且(qie)由(you)于設計或焊(han)接(jie)上的(de)缺陷，焊(han)縫又成為腐蝕加速進行(xing)的(de)溫床。這就是(shi)油氣運(yun)輸中跑、冒、滴、漏甚至斷裂等現象多發(fa)生(sheng)在(zai)焊(han)接(jie)部位的(de)直接(jie)原因(yin)，輕者(zhe)引(yin)起輸送(song)系統癱(tan)瘓，影響生(sheng)產；重(zhong)者(zhe)發(fa)生(sheng)泄漏或爆炸事(shi)故，給(gei)生(sheng)態環境(jing)造成嚴重(zhong)破壞(huai)，甚至人員傷亡。

二、腐蝕機理

海(hai)(hai)水輸送管道(dao)中的工(gong)作介質是海(hai)(hai)水，在海(hai)(hai)水中管道(dao)焊(han)(han)縫(feng)及熱影(ying)響區(qu)極易(yi)發生點蝕(shi)(shi)、晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)等局部腐蝕(shi)(shi)，如果焊(han)(han)縫(feng)處有拉應(ying)力存在，還會發生應(ying)力腐蝕(shi)(shi)。

01 晶間腐蝕

首先，焊接過(guo)程(cheng)由于是(shi)一個不(bu)均勻的(de)加熱和(he)冷卻的(de)過(guo)程(cheng)，這種過(guo)程(cheng)必然會造(zao)成熱影響區組織(zhi)和(he)性能的(de)不(bu)均勻性，特別是(shi)在過(guo)熱區晶粒變大，腐(fu)蝕(shi)便(bian)沿著晶粒邊(bian)界腐(fu)蝕(shi)出一條窄縫，使(shi)晶粒間(jian)的(de)結合力大大削弱，腐(fu)蝕(shi)量(liang)雖然很小，但(dan)強度下降(jiang)很大，這便(bian)是(shi)焊縫腐(fu)蝕(shi)中常見(jian)的(de)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。

02 點腐蝕

點腐(fu)蝕(shi)是(shi)由(you)于氯離子（Cl-）引起的(de)蟲眼狀(zhuang)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)，主(zhu)要是(shi)因為金屬表(biao)面(mian)或內部(bu)存在缺陷， 如焊渣(zha)、腐(fu)蝕(shi)產物、夾雜物、貧鉻區、晶界、位(wei)錯在表(biao)面(mian)暴露出來，使鈍化膜在這些地方(fang)首先破(po)壞，進(jin)而該局部(bu)遭到嚴重的(de)陽(yang)極腐(fu)蝕(shi)。

03 應力(li)腐蝕

海(hai)管(guan)管(guan)材(cai)導(dao)熱性差，線膨脹(zhang)系(xi)數大，就會產生較大的焊接(jie)殘(can)(can)余應(ying)力。管(guan)道與含大量(liang)氯離(li)子(zi)的海(hai)水，在焊接(jie)殘(can)(can)余拉應(ying)力下(xia)容(rong)易產生裂(lie)紋，而使(shi)焊接(jie)構件滲漏，直至斷裂(lie)。

三、防腐管(guan)控

01 調整不銹鋼管(guan)道(dao)的(de)化學元(yuan)素成分

a）在不銹(xiu)鋼(gang)管道中加人鉬(mu)、硅、錳、釩或者稀土元(yuan)素合金化(hua)，能(neng)有效地增大抗點蝕(shi)能(neng)力。鉬(mu)能(neng)降(jiang)(jiang)低(di)(di)致頓電流，使(shi)致頓電位負移(yi)，維頓電流降(jiang)(jiang)低(di)(di)，可使(shi)點腐(fu)蝕(shi)電位向正的方向移(yi)動，從(cong)而抵抗氯離子產(chan)生(sheng)的點腐(fu)蝕(shi)。但鉬(mu)含量過多(duo)則會(hui)降(jiang)(jiang)低(di)(di)不銹(xiu)鋼(gang)的韌性(xing)。表面鈍化(hua)膜中的硅和鉬(mu)因改善了鋼(gang)的鈍化(hua)性(xing)能(neng)而使(shi)鋼(gang)耐蝕(shi)。同時，硅能(neng)顯著(zhu)提高不銹(xiu)鋼(gang)在海(hai)水中的耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。但是鋼(gang)中含硅量不宜過高，否則會(hui)顯著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)(di)鋼(gang)的加工性(xing)能(neng)。

b）降低(di)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)碳(tan)和(he)氮(dan)(dan)的(de)含量(liang)，能提(ti)(ti)高(gao)其抗點(dian)蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)以及晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)等局部腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)能力(li)。氮(dan)(dan)是(shi)形成(cheng)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管道的(de)元(yuan)素之一，但氮(dan)(dan)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)能形成(cheng)氮(dan)(dan)化物(wu)(wu)，易產生點(dian)蝕(shi)(shi)，因此在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)降低(di)氮(dan)(dan)含量(liang)，可顯著提(ti)(ti)高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)(shi)性能。碳(tan)是(shi)造成(cheng)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)主要元(yuan)素，使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)碳(tan)含量(liang)降低(di)到固溶度以下，使(shi)碳(tan)化物(wu)(wu)無法沉淀(dian)(dian)或者比溶解度稍(shao)高(gao)，只有(you)微(wei)量(liang)碳(tan)化物(wu)(wu)在(zai)(zai)晶界沉淀(dian)(dian)，不(bu)足引起晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)破壞(huai)的(de)危害。

c）加入穩(wen)定碳的元(yuan)素。要從熱力學(xue)上避免晶界Cr23C6的沉淀，除升降(jiang)碳外，便是在鋼中加入能(neng)夠形成很(hen)穩(wen)定碳化物的元(yuan)素， 最常(chang)見的有鈦(tai)和鈮。TiC在γ中的固溶度(du)很(hen)低，在760℃已(yi)使(shi)γ中C含量降(jiang)到(dao)0.005%以下。

02 進(jin)行熱(re)處(chu)理、機械處(chu)理及改善焊接工藝

a）減小(xiao)焊接線能量

在焊(han)(han)(han)接工藝(yi)方面，采用小電流，大焊(han)(han)(han)速，短(duan)弧，直道焊(han)(han)(han)接。這樣，在敏化溫(wen)(wen)度區停留時間(jian)(jian)短(duan)，焊(han)(han)(han)絲或(huo)焊(han)(han)(han)條芯中(zhong)所含對(dui)氧親和力大的合(he)金(jin)元素 Ti、Nb、Cr、Al等燒損少，有利于(yu)防止晶間(jian)(jian)腐蝕。多層多道焊(han)(han)(han)時，層間(jian)(jian)溫(wen)(wen)度不宜過高，應待先焊(han)(han)(han)的一層完(wan)全冷卻后（＜60℃），再(zai)進行(xing)下一層焊(han)(han)(han)接，且層間(jian)(jian)接頭錯開。

b）加(jia)快接頭的冷卻

焊(han)件(jian)焊(han)前不預熱，焊(han)后應盡(jin)可能加(jia)快接(jie)頭(tou)的冷(leng)卻，如在(zai)施(shi)焊(han)過(guo)程中(zhong)，在(zai)焊(han)縫背面加(jia)紫(zi)銅(tong)墊板(ban)等，甚至條(tiao)件(jian)允許還可用水冷(leng)等強制措(cuo)施(shi)，使(shi)焊(han)接(jie)熔池熱量減少(shao)， 從而減少(shao)接(jie)頭(tou)在(zai)危險溫度 （450℃ ~ 850℃） 的停留時間(jian)，防(fang)止晶(jing)間(jian)腐蝕產生。 

c）合理安排(pai)焊接順(shun)序

多(duo)層焊(han)(han)(han)和雙(shuang)面(mian)(mian)(mian)(mian)焊(han)(han)(han)時，后(hou)一(yi)條焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)熱作用可能對先(xian)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)過(guo)熱區起到敏化溫度加熱的(de)(de)作用。為此，雙(shuang)面(mian)(mian)(mian)(mian)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)中與(yu)腐蝕介(jie)質接觸(chu)的(de)(de)一(yi)面(mian)(mian)(mian)(mian)應盡可能最后(hou)焊(han)(han)(han)接。焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)布局上(shang)應盡量避(bi)免交叉焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)，減(jian)少焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)接頭(tou)。與(yu)腐蝕介(jie)質接觸(chu)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)若無法安排最后(hou)焊(han)(han)(han)接，則(ze)應調整(zheng)工藝參(can)數(shu)，使(shi)后(hou)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)敏化區不與(yu)第一(yi)面(mian)(mian)(mian)(mian)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)表面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)過(guo)熱區重合。

▲第(di)二面焊(han)縫的敏化區對(dui)晶間腐蝕(shi)的影響

d）焊接時采用磁控(kong)技術

利用外加(jia)磁場對焊(han)接(jie)中熔滴的(de)(de)(de)過(guo)渡、熔池金(jin)屬的(de)(de)(de)流(liu)動(dong)、熔池的(de)(de)(de)結晶形核(he)及結晶生長等(deng)過(guo)程進行有效(xiao)地干預，使焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)一次(ci)結晶組織細化，減小化學不均(jun)(jun)勻(yun)(yun)性，提高焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)塑性、韌性和均(jun)(jun)勻(yun)(yun)耐腐(fu)蝕性，降低結晶裂紋和氣(qi)孔的(de)(de)(de)敏(min)感性，從而(er)提高焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)性能，全面(mian)改善(shan)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)質量。另外，脈(mo)沖(chong)磁處理法可(ke)以降低焊(han)接(jie)試樣(yang)的(de)(de)(de)殘(can)余應(ying)力，從而(er)減少了發生應(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)(de)可(ke)能性。

e）消(xiao)除焊縫處的拉應力

可以通過機(ji)械加工(gong)、噴丸、噴砂(sha)及適當的(de)冷變形(xing)處理等工(gong)藝，使(shi)焊縫(feng)及附近(jin)區域表面處于殘余壓(ya)縮應力狀態，抵消或(huo)部分抵消了拉(la)應力的(de)作(zuo)用(yong)，對(dui)抑(yi)制(zhi)應力腐(fu)蝕是有益的(de)。

03 管道表面防(fang)護(hu)涂(tu)層(ceng)

管道表面涂(tu)層的實施從(cong)兩(liang)個方面考慮，一是(shi)指焊接(jie)前在坡口兩(liang)側一定范圍 內(nei)噴涂(tu)焊接(jie)防(fang)飛(fei)濺(jian)劑，二是(shi)在管道內(nei)壁焊縫及(ji)附近區域噴涂(tu)防(fang)腐涂(tu)層。

焊(han)(han)接飛(fei)濺(jian)的(de)焊(han)(han)渣落(luo)在鋼體(ti)表面(mian)上容易形成點腐蝕(shi)，因此焊(han)(han)后(hou)一(yi)般要徹(che)底清理焊(han)(han)渣及其它雜質。但是傳統的(de)手工(gong)鏟除勞動強度大(da)，工(gong)效低(di)，而(er)且易損傷工(gong)件表面(mian)。如果焊(han)(han)接之前在坡口兩(liang)側(ce)一(yi)定(ding)范圍內一(yi)般為坡口兩(liang)側(ce)左(zuo)右噴涂焊(han)(han)接防飛(fei)濺(jian)劑，焊(han)(han)接時濺(jian)落(luo)在涂有(you)防飛(fei)濺(jian)涂料(liao)的(de)金(jin)屬表面(mian)上的(de)飛(fei)濺(jian)物可自動脫落(luo)，或(huo)者輕輕一(yi)碰 即可除掉，這樣可大(da)大(da)提高工(gong)效，降低(di)勞動強度，提高工(gong)件表面(mian)質量，從而(er)避免(mian)由飛(fei)濺(jian)物引起的(de)點腐蝕(shi)及其它腐蝕(shi)。現(xian)在市場上已經(jing)有(you)此類產(chan)品。

焊后(hou)，對管(guan)(guan)道 內焊縫及附近(jin)清理后(hou)補涂(tu)防(fang)腐涂(tu)料。目前防(fang)腐涂(tu)料多種(zhong)多樣，應根(gen)據具(ju)體(ti)(ti)情況選擇合適的(de)防(fang)腐涂(tu)料。對大(da)口徑(jing)的(de)管(guan)(guan)道，施工人(ren)員可以(yi)進到管(guan)(guan)道內補涂(tu)，而對小口徑(jing)的(de)管(guan)(guan)道，只有通過機械(xie)或者別的(de)方法來完成(cheng)內防(fang)腐層補口。目前管(guan)(guan)道內防(fang)腐層補口技術有車載式(shi)、短管(guan)(guan)、記憶(yi)合金熱(re)脹套、真空(kong)負(fu)壓式(shi)、犧牲陽極法等。

04 緩蝕劑

在(zai)海管介質中(zhong)添(tian)加合(he)適的(de)(de)緩蝕劑可以(yi)一(yi)定程度上改變管道(dao)內部介質中(zhong)氯(lv)離子及氧的(de)(de)含量，從而(er)可以(yi)減(jian)輕焊縫及熱影響區(qu)的(de)(de)腐蝕。