隨著管道輸送壓力的不斷提高，輸送鋼管也相應(yīng)地迅速向高性能發(fā)展。高性能鋼管具有高強(qiáng)度、高韌性、良好的焊接性和低的包申格效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，確保了高壓輸送的安全性，同時(shí)使管道建設(shè)的成本顯著降低，也會(huì)使管道運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益更加良好。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，每提高一個(gè)鋼級(jí)可減少7%的建設(shè)成本。目前使用管線鋼的性能已達(dá)到X70、X80鋼級(jí)的水平，并向著X100、X120更高鋼級(jí)的方向發(fā)展。從管線建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)來看，X80管線鋼在工程上的應(yīng)用將逐漸增加。西氣東輸二線管道設(shè)計(jì)是我國“十一五”期間的重要能源工程，擬全部采用X80管線鋼，數(shù)量在7000km以上，這一工程將把中國管道水平推向世界前列。

石油工業(yè)中，集輸管線的腐蝕情況復(fù)雜多樣，主要分為管線內(nèi)腐蝕和外腐蝕兩種，管線內(nèi)腐蝕與原油含水率、含砂、產(chǎn)出水性質(zhì)、溫度和流速等因素密切相關(guān)。我國中西部的油氣田，不管是在油氣開采還是集輸，大多都面臨CO2腐蝕危害，不僅損壞設(shè)備，影響工期，增加維護(hù)和運(yùn)行成本等，還常常會(huì)引發(fā)重大事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于X80管線鋼實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化不久，目前在國內(nèi)的使用也不多，所以對(duì)其耐腐蝕性能方面的研究還基本處于起步階段，關(guān)于X80管線鋼的CO2腐蝕研究也很少見。有研究表明，通過一種非淬火時(shí)效工藝，可以大幅度提高針狀鐵素體管線鋼的強(qiáng)度級(jí)別。鑒于此，本文研究了熱處理對(duì)X80管線鋼在試驗(yàn)條件下CO2腐蝕行為的影響，并分析了腐蝕機(jī)理，對(duì)X80管線鋼的工程應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。

實(shí)驗(yàn)材料取自X80級(jí)管線鋼，采用數(shù)控切割在遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域切取50mm×10mm×3mm試樣，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.05C，0.21Si，1.56Mn，0.12Ni，0.28Mo，0.2Cu，0.003S，0.007P，0.11(Nb+V+Ti)，屈服強(qiáng)度為598MPa，抗拉強(qiáng)度為693MPa，屈強(qiáng)比為0.86。材料中C含量較低，Mn的加入可以引起固溶強(qiáng)化，在提高強(qiáng)度的同時(shí)還能增加韌性；Nb、V和Ti等是強(qiáng)氮化物形成元素，其作用之一是可以防止奧氏體晶粒長(zhǎng)大；加入一定量的Mo來抑制塊狀鐵素體的形成，促進(jìn)針狀鐵素體的生成。

熱處理設(shè)備采用的是SRJX-4-13型箱式電阻爐，熱處理后，將試樣打磨、拋光、侵蝕，進(jìn)行金相觀察和硬度測(cè)試。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Ac3=854-180C-14Mn-44Si-17.8Ni-1.7Cr計(jì)算出試驗(yàn)用鋼的Ac3值，由公式Ac3+(30～50)和t=αkD確定其淬火溫度和保溫時(shí)間，制定的熱處理工藝為：850℃×40min水淬，分別在500、550和600℃回火，保溫時(shí)間均為35min，空冷。880℃×1h(空冷)正火。CO2腐蝕試驗(yàn)使用WHF-2.5型高溫高壓釜，腐蝕介質(zhì)為模擬某油田地層水(介質(zhì)成分見表1)。在試驗(yàn)前預(yù)先通入高純N2氣除氧2h，裝入試樣并密封，繼續(xù)通入高純N2氣除氧2h，升溫到90℃，CO2分壓為2.5MPa(氣體總壓為6MPa)，腐蝕時(shí)間48h。腐蝕完成后對(duì)試樣進(jìn)行處理，采用失重法計(jì)算腐蝕速率。

表1 腐蝕介質(zhì)化學(xué)成分

X80管線鋼經(jīng)熱處理后，組織發(fā)生明顯變化，調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體，正火后得到的是珠光體。熱處理過程中，針狀鐵素體都發(fā)生了不同程度的長(zhǎng)大。

調(diào)質(zhì)處理后，試樣較原始硬度都有提高，850℃淬火+550℃回火試樣的耐CO2腐蝕性能最好，腐蝕速率為0.5285mm/a，適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢蕴岣遆80管線鋼的耐蝕性能。材料的耐蝕能力與自身的組織有密切關(guān)系，試驗(yàn)條件下，X80管線鋼的原始組織主要為點(diǎn)蝕，調(diào)質(zhì)處理試樣出現(xiàn)均勻腐蝕，正火試樣的局部存在明顯點(diǎn)蝕。（榕霖）