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GB／T 36676-2018 埋地钢质管道应力腐蚀开裂(SCC)外检测方法

1针对少量孤立分布的SCC超标缺陷，应打磨去除。当打磨后管段强度不足时，应参考相关规 隹进行补强修复；当缺陷深度超过打磨修复要求时，可采用换管或其他修复方法；针对大面积分布 C超标缺陷，应立即换管

a）本次检测未发现SCC，且无SCC历史记录，管道正常运行，无需减缓控制。 D） 本次检测未发现SCC，但有SCC历史记录，仍按原SCC处理结果执行，检验周期不变， 本次检测发现SCC，且为首次发现，可根据SCC成因，选择针对性的减缓控制措施。对于管段 内压或外部交变载荷波动频繁引起的应力腐蚀疲劳断裂，可控制载荷波动减小其发生的可能 性。对于由管体防腐层破损或机械损伤后引起的管体腐蚀，进而形成SCC，可打磨消除SCC， 并进行管体和防腐层补强修复，同时，检验人员根据SCC的损伤程度和裂纹扩展速率预测结 果，缩短下一次检验周期， 对于多次定期检测均发现SCC的情况，除降压运行、及时采取修复措施外，还应选用有效检测 10%磁粉检测等方法

9.4裂纹扩展速率预测

9.4.1SCC裂纹的扩展速率预测可选用实验方法进行测定，参见附录D。当近中性pH土壤环境下含 SCC管段存在较为频繁的压力波动或外部交变载荷时，易发生疲劳或腐蚀疲劳开裂QJWSY 0002S-2015 吉林万山源生物科技有限公司 人参蜂蜜膏，裂纹扩展速率预 测可参照附录E执行。 9.4.2SCC裂纹扩展速率用于计算该管段的剩余寿命，最终剩余寿命评估结果取裂纹扩展速率计算值 和表2预估年限两者中的较小值， 9.4.3当管段同时存在SCC与腐蚀等其他缺陷时，需根据缺陷类型、位置和相互作用情况综合确定剩 余寿命。

9.5SCC检测周期确定

和周围环境等综合确定下一次检 测周期。 9.5.2SCC检验周期的确定应满足TSGD7003的要求

10.1.1数据收集记录

所有数据收集过程都应进行记录，记录文档包括但不限于以下内容： a）根据表A.1收集的数据； b）假设数据以及相应的措施； c）确定检验检测方法和补充数据的分析文档

10.1.2SCC发生条件和损伤机理分析记录

所有SCC发生条件和损伤机理分析过程都应进行记录，记录文档包括但不限于以下内容 a)SCC 敏感因素分析和评估结果：

b）选择的其他分析方法和结果

b）选择的其他分析方法和结果

10.1.3SCC位置预测记录

所有SCC位置预测过程都应进行记录，记录文档包括但不限于以下内容： a）确定应力腐蚀外检测敏感管段的分析文档； b）确定开挖位置的方法和步骤

10.1.4开挖检测记录

所有开挖检测过程都应进行记录，记录文档包括但不限于以下内容： a）开挖位置及周围环境信息； b）去除防腐层前后采集的数据； c）SCC裂纹类型分析结果

10.1.5评估与处置记录

所有的评估与处置过程都应进行记录，记录文档包括但不限于以下内容： a） SCC超标缺陷的判定与处置结果； b) SCC裂纹分级评估结果； c) 是否需要采取减缓控制措施，所选择的控制方法以及选择理由； SCC扩展速率预测过程和下一检测周期确定结果； e） 其他相关工作记录

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2.2 检测报告应包括但不限于以下内容： a) 管道基本情况； b) 数据收集应简要说明数据来源，并特别注明有怀疑或矛盾的数据； c) 确定应力腐蚀外检测敏感管段和开挖位置的选择依据及结果； d) 开挖检测包括检测过程、使用的仪器设备及检测数据； e) SCC裂纹类型分析的过程和结果； f) SCC裂纹超标缺陷判定和分级评估结果，需要采取的处置减缓措施，所选择的方法及理由； g) SCC剩余寿命预测和检测周期确定的依据和结果； 需要时，对发现的严重问题提出维护建议

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力腐蚀开裂外检测应按照表A.1进行数据收集。

A.2在应力腐蚀外检测的开挖检测阶段，应按照表A.2的要求采集相关数据。

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表A.2开控检测采集数据

数据采集的重要性等级： A：应采集的数据； B：可选择采集的数据； C：有用的背景信息或用于其他分析的信息。 土壤分析的常见参数包括pH值、电导率、阳离子及阴离子浓度、氧化还原电位、总碳酸盐量、有机碳等 如果开挖现场不能确认防腐层类型，需采样分析，可提供其电学和物理性能（如电阻率、透气性等） 如果存在裂纹群，需要评估邻近裂纹之间的相互作用，方法如图A.1所示，以确定最大裂纹长度和宽度，为计算 裂纹缺陷处管段的失效压力提供依据

如果两条裂纹轴向方向上的距离X满足式（A.1)，或两条裂纹圆周方向上的距离Y满足式（A.2），则裂纹之 存在相互作用，可按一条裂纹计算，最大长度和宽度取相互作用裂纹所在区域的总长度和宽度；否则，两条 纹视为单个裂纹，无相互作用，按单个裂纹分布进行评估

式中： 和1 缺陷长度，单位为毫米（mm）

Y≤0.14 ( + L.)

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B.1埋地钢质管道SCC发生条件

3.1.1SCC的发生需要同时满足以下三个条件： a） 敏感金属材料：钢质管道的所有位置均可能发生SCC，其敏感性与服役管材自身屈服强度、表 面硬度、粗糙度等因素有关 b) 足够大拉应力：管道拉应力包括内压引起的环向应力、管道局部弯曲或轴向拉伸所产生的应 力、残余应力和应力集中等。SCC的发生要求拉应力超过某一临界值，一般为管材规定最低 屈服强度的60%。 c) 特定腐蚀环境：SCC多发生在管道外防腐层剥离或破损处，腐蚀环境与防腐层类型、土壤、温 度、阴极保护电流等因素有关。 .1.2高pHSCC和近中性pHSCC两种形式有其特定发生条件、相关性和差异性。由于影响SCC发 主条件和程度的因素众多且相互作用，使SCC发生位置的预测存在一定的不确定性

B.2SCC敏感因素分析

B.2.1敏感金属材料

钢质管道的管体材料（母材和焊接接头）、钢管生产厂家和服役年限均是SCC敏感因素。 当管道存在焊材选用不当，焊接质量差等情况时易发生SCC， 钢管生产厂家与SCC的发生存在如下间接关系 a）部分出厂管道存在较高的残余应力导致发生SCC； b）特定项目或特定管道生产企业使用的防腐层工艺导致发生SCC。 如果存在上述情况，则认为生产厂家与SCC的发生相关，为敏感因素。 SCC与服役年限有关。对于长期服役的老旧管道更容易发生SCC，投用未超过1O年的新建管道 不考虑SCC

压力等级反映了服役管道的应力状况，是SCC发生的主要敏感因素之一。当压力水平高于管材规 定最低屈服强度的60%时，SCC更易形成并扩展。当管道位于地质灾害区，土体发生滑移或挤压会导 致管道轴向承受较大拉应力，管道容易发生环向SCC

B.2.4.1电化学条件

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近中性pHSCC在自由腐蚀电化学势为一790mV～一760mV(CSE)之间时发生，该腐蚀环境与 管道阴极保护不达标相关。SCC容易发生在防腐层区域，且与防腐层类型相关，聚乙烯（PE)胶带防腐 层易发生SCC，煤焦油或沥青防腐层发生SCC相对较少。 高pHSCC在自由腐蚀电化学势为一750mV～一600mV(CSE)之间发生，该腐蚀环境与外界干 优管道阴极保护相关。这种情况多发生在煤焦油或沥青防腐层中，有时也发生在外部环境对管段阴极 保护干扰的区域，如岩石与管道接触的表面等

B.2.4.2剥离防腐层内化学条件

B.2.4.3温度条件

近中性pHSCC与操作温度或土壤环境温度之间无特殊关联。 高pHSCC与操作温度或土壤环境温度之间存在一定的关联，一般认为温度高于32℃会加快裂纹 扩展的速度。该情况一般发生在压气站下游30km内无冷却设备或流量增加导致温度上升的输气管 段，以及土壤环境温度较高的输油管段中。距离泵站或压气站最近的下游管段发生SCC的可能性 较高。

B.2.4.4防腐层及土壤条件

防腐层类型与土壤及排水条件的共同作用，对SCC的影响最大。 在高、低湿度周期性交替变化、低电阻率的土壤环境中，管道更易发生SCC，尤其是近中性 HSCC。 对于塑料、PE胶带和PE热收缩套类型的管道外防腐层，在黏性土壤中随着水分含量的变化，土体 收缩或膨胀，可引起管道表面压力变化，导致防腐层起皱或脱落，且黏性土壤中水分含量较高，易渗入防 离层内引起SCC；在石质或砂质土壤中排水性较好，水渗入防腐层下引起SCC的可能性较小。对于沥 青和煤焦油防腐层，在黏性土壤中排水性不好但可保证防腐层湿度，在防腐层出现裂纹或失效的情况下

B.2.5 SCC 发生历史

对于发生过SCC的管段，其邻近管段由 同的环境特征，发生SCC的几率较高。对于其他 区域管段，可通过分析运行情况、环境参数等因素的相似性确定是否为敏感管段，如土壤一致性、防腐层 类型以及发生过的SCC的范围和严重性

高pHSCC的发生与管道表面腐蚀凹坑无关

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附录C （资料性附录） 土壤环境下SCC敏感电位区间确定方法

C.1.1通常情况下理地管道的阴极保护电位范围是一1200mV～一850mV（相对饱和Cu/CuSO，参 比电极），可采用实验测定极化曲线的方法确定阴极保护的SCC敏感电位区间。 C.1.2在实验过程中，应首先准确测定极化曲线。基于极化曲线，利用管道腐蚀过程存在的稳态和非 稳态电化学信息差异进行敏感电位区间划分

C.2腐蚀环境溶液制备

针对土外腐蚀环境，首先将得 土5℃烘于2h、研磨，用20目的筛子过 蚀环境溶液备用

C.3.1将待测管道材料用环氧树脂销 600、800号金相砂纸逐级打磨至光亮，用无水乙醇和丙酮进行脱脂，用蒸馏水冲洗、吹干。将工作电极 浸入到上述制备得到的腐蚀环境溶液中15min～50min，待电位稳定后，与辅助电极（铂片）和参比电 极（饱和甘汞电极）一起装入三电极体系进行极化曲线的测量，按照GB/T24196执行。 C.3.2分别选取0.5mV/s、5mV/s、10mV/s、25mV/s、50mV/s、100mV/s、150mV/s等7种不同 扫描速率做出极化曲线，如图C.1所示

C.4SCC敏感电位区间确定

C.4.1从上述7条极化曲线中选取两条具有代表性的极化曲线：慢扫描速率和快速扫描速率的极化曲 线各一条：如图C.2所示.选取了慢速扫描速率0.5mV/s和快速扫描速率100mV/s的两条极化曲线。 根据慢速和快速扫描曲线的零电流电位将电位范围分成三个区间：慢速和快速扫描曲线的零电流电位 之间的电位区间为I区；快速扫描的零电流电位至一1150mV为Ⅱ区；一1150mV以下为Ⅲ区。 C.4.2阴极保护电位位于1区，应确定为SCC敏感电位区间；阴极保护电位位于Ⅱ区，可防止均匀腐 蚀和局部腐蚀；阴极保护电位位于Ⅲ区，易于造成防腐层阴极剥离和管道材料氢脆

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图C.1不同扫描速率的极化曲线示例

D.1腐蚀电流密度测定

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附录D （资料性附录） 含SCC管段裂纹扩展速率实验测定方法

附录D （资料性附录 裂纹扩展速率

按照C.2制备腐蚀环境溶液，按照C.3选取0.5mV/s、5mV/s、10mV/s、25mV/s、50mV/s、 100mV/s、150mV/s等7种不同扫描速率做出极化曲线。0.5mV/s扫描速率属于准平衡态，是电化 学极化曲线测试中常用的稳态扫描速率，为慢速扫描曲线；50mV/s、100mV/s和150mV/s三条极化 曲线基本一致，均具有代表性，选择100mV/s的曲线作为快速扫描极化曲线，见图D.1。通过慢速扫描 极化曲线与快速扫描极化曲线的两个交点作慢速扫描极化曲线的切线，两条切线的交点对应的腐蚀电 流密度为非裂尖区域的腐蚀电流密度i（浅裂纹阶段的腐蚀电流密度），而与之同电位的快速扫描极化 曲线上的点对应的腐蚀电流密度则为裂尖的腐蚀电流密度i（深裂纹阶段的腐蚀电流密度）。

D.2裂纹扩展速率测定

D.1快速扫描极化曲线和慢速扫描极化曲线

根据SCC扩展模型.进行简化假设，获得SCC裂纹不同阶段的扩展速率与腐蚀电流密度之间的关 系，其中： 浅裂纹阶段裂纹扩展速率U1.采用式（D.1）计算

=kial M = nFp

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V2= =kzlia2 .......(D.3) ..(D.4) f 式中： 腐蚀电流密度i的系数项的倒数； in2 深裂纹阶段的腐蚀电流密度，单位为安培每平方米（A/m"）； K I mx 最大应力强度因子，单位为MPa·m*； Ki min 最小应力强度因子，单位为MPa·m； k total 总的系数项，单位为m/（A·MPa²·s"）； f 载荷变化的频率，单位为赫兹（Hz）。

k2 腐蚀电流密度ia的系数项的倒数； ina 深裂纹阶段的腐蚀电流密度，单位为安培每平方米（A/m"）； K Imx 最大应力强度因子，单位为MPa·m*； Ki min 最小应力强度因子，单位为MPa·m； k total 总的系数项，单位为m/（A·MPa²·s"）； f 载荷变化的频率，单位为赫兹（Hz）

D.3含SCC管段剩余寿命预测

........( D.3 k total K max (K max + K imin )

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附录E （资料性附录） 交变载荷作用下含SCC管段裂纹扩展速率预测方法

在役管道运行压力波动分为三种类型： a）欠载压力波动（类型I）； b）平均载荷压力波动（类型Ⅱ）； c）过载压力波动（类型Ⅲ）。 类型I一一欠载压力波动：图E.1为典型的油气管道类型I压力波动图谱。该图谱是泵站或压气 钻下游管道常见的压力波动曲线，也是对裂纹扩展速率影响最大的波形。该类型的最大压力接近设计 压力，波动范围仅允许低于设计压力，其特征是具有大量低R比（R三最小压力/最大压力）的压力波动 数，和少量的高R比的压力波动次数，也称脉动载荷。 与输气管道相比，输油管道中的欠载循环R比

类型Ⅱ一—平均载荷压力波动：图E.2为油气管道类型Ⅱ压力波动图谱。该图谱通常出现在远离 泵站或压气站的下游位置，平均压力要低于类型I的平均值，压力波动峰值介于平均压力与设计压力之 间，频次较高。压力波动范围较大，但未消除欠载波动

图E.2类型Ⅱ—平均载荷压力波动

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类型Ⅲ一过载压力波动：图E.3为油气管道类型Ⅲ压力波动图谱。该图谱通常出现在泵口或压 缩机口附近，压力波动中出现大量高于平均压力的峰值，也称为过载循环，而欠载循环达到最小

E.2SCC裂纹扩展机制

近中性pH环境下SCC裂纹不同阶段的扩展特征见图E.4的三阶段浴盆模型

图E.3类型Ⅲ—过载压力波动

近中性pH环境下SCC裂纹扩展三阶段浴盆曲

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c）上述两种情况的交互作用也可以改变裂纹扩展速率，如：低温蠕变影响裂尖应力状态，进而导 致裂尖钝化，并且裂尖不同的应力状态也导致应力加载交互作用发生变化。 阶段Ⅲ一载荷驱动裂纹快速扩展阶段：该阶段载荷驱动力导致较大尺寸裂纹快速扩展，进而导致 失效。应采取有效的完整性管理措施避免裂纹进人该阶段

E.3不同应力加载交互作用对裂纹扩展速率的影

图E.5为不同应力加载交互作用对裂纹扩 欠载循环过程能造成裂尖机械损伤 后续的小波循环中引发或加速裂纹扩展，过载循环可以减缓后续循环内的裂纹扩展速率

图E.5加载交互作用对裂纹扩展速率的影响

E.6三种不同加载情况下管道裂纹扩展速率比载

YCZ 290-2009 烟草行业农业标准体系GB/T366762018

富值加载条件下裂纹扩展速率可按式（E.1)计算：

图E.7加载频率对裂纹扩展速率的影响

QSY .J2.09.01-2010 安全保护装置(安全带总成)按式（E.1)计算： (△K°Kmx +6 dN ....(E.1

dN"f 式中： α,β △K和K的指数，α十β=1,α=0.33，β=0.67； n 裂纹扩展速率公式首项的指数，取2； a 裂纹扩展速率公式首项的系数，取2； b SCC贡献因子，可通过试验确定，比阶段Ⅱ中裂纹扩展的首项低一个数量级，也可忽略 不计； K max 裂纹尖端应力强度因子的最大值； △K 裂纹尖端应力强度因子在应力循环过程中的波动值； f 加载频率； Y 加载频率f的指数，约为0.1。 上述裂纹扩展模型通过提取管道实际压力波动图谱中的常幅值载荷进行计算，并未考虑小波循环 与不同加载方式交互作用对裂纹扩展的影响，计算得到的裂纹扩展速率可能低估了油气输送管道的裂 纹扩展真实情况

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