原文來源于/NACE MP，“Unusual Occurrence Causes Leak in High-Pressure Underground Gas Pipeline ”

在一條56英寸（1.4米）野外地下輸氣管道的凹坑底部一個(gè)小孔檢測到泄漏。該管道壁厚為16mm，鋼級為API X65，化學(xué)成分如表1所示。鋼管表面有環(huán)氧底漆和熱聚乙烯（PE）涂層，只用了四年。管道采用陰極保護(hù)（CP）系統(tǒng)，內(nèi)外表面無腐蝕的跡象。

 

表1

圖1中是孔的局部圖。圖1揭示有異物撞擊的跡象，可能是一顆子彈，并且受到周圍白色金屬飛濺的影響。在開挖和去除PE涂層后，用鋸子將管子切割開。發(fā)現(xiàn)灰色噴砂管子表面由于暴露于空氣而發(fā)生銹蝕，然而飛濺的金屬區(qū)域仍然鮮亮�？椎膱A柱部分直徑是12mm，穿透約14mm 。外涂層表面沒有任何損傷，很明顯這個(gè)損傷發(fā)生于涂層之前。

 

之前有報(bào)道稱地面管道有被意外射擊擊中的案例，例如2002年十月四日 TransAlaska管道。很顯然本案例是不一樣的，在應(yīng)用涂層之前，管子已經(jīng)被射穿了。如果爆炸發(fā)生了，證明這類型的事件就困難了。這個(gè)案例強(qiáng)調(diào)在涂覆涂層之前就需要仔細(xì)檢查管子，來防止此類失效事件。

 

 

結(jié)果

如圖2所示，是孔周圍飛濺區(qū)域的掃描電鏡（SEM）的顯微照片，來表明熔化狀態(tài)。這個(gè)區(qū)域發(fā)生了一些空隙和微裂紋。如圖3所示，該區(qū)域的SEM/能量色散X射線分析（EDXA），以及用于比較未受影響的相鄰管道表面。這兩個(gè)分析密切的相似，說明飛濺區(qū)域由鋼組成。這些區(qū)域存在O、Si、Ca以及Al，由于與空氣的水分接觸形成的銹蝕和其它腐蝕產(chǎn)物。在飛濺區(qū)域的橫截面也進(jìn)行了相同的測試。圖4和圖5分別顯示了鋼基和飛濺區(qū)域的SEM顯微照片和EDXA。兩張顯微照片的差別是顯而易見的，因?yàn)殇摶�在鍛造條件下具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)如（圖4），然而飛濺區(qū)域具有不規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)，含有大量的黑色第二相材料，很可能是氧化物顆粒如（圖5）。鋼基和飛濺區(qū)域的EDXA相比較如（圖4）和（圖5）所示，表明飛濺區(qū)域的鋼由鋼基造成。

 

圖3.（a）飛濺區(qū)域的SEM/EDXA；（b）相鄰飛濺區(qū)域（未受影響管道表面）的SEM/EDXA

 

圖4

圖5

如圖6所示，未蝕刻狀態(tài)下的飛濺射區(qū)域橫截面的光學(xué)顯微照片。從圖6中可以看出三個(gè)明顯的區(qū)域，分別是帶狀的底層，均勻灰色的中間層和白色的表部層。帶狀底層是典型鋼基的微觀結(jié)構(gòu)，均勻質(zhì)中間層由馬氏體和下貝氏體和上貝氏體組成（熱影響區(qū)[HAZ]）， 表部層由高碳馬氏體組成。

圖6

圖7所示，是這些區(qū)域的顯微硬度梯度的測量結(jié)果，包括從基層到HAZ和濺射區(qū)域的硬度變化�；鶎咏饘伲◤膥200維氏[HV]）到HAZ的硬度有逐漸地增加（~400HV），到表層或者濺射區(qū)域（>400HV）的硬度突然增加。這些結(jié)果為涉及到的高能量鋼性子彈影響提供依據(jù)。子彈的能量足夠高可穿透~14 mm的鋼，并產(chǎn)生飛濺在孔周圍的液態(tài)鋼。受熱影響使得HAZ區(qū)域類似于焊接過程。HAZ的最大約400HV的硬度與存在0.26％碳的馬氏體的API X65鋼基硬度相符。濺出的鋼水迅速冷卻下來，和超冷卻鋼一同轉(zhuǎn)化為馬氏體。飛濺區(qū)域>1000HV的高硬度與濺出的液體經(jīng)過很高的冷卻速度有關(guān)，這也導(dǎo)致非晶態(tài)鋼具有不均勻性，例如硬度和耐腐蝕性。如前所述，可以解釋為什么暴露在空氣中的孔表面沒有生銹。

 

圖7

為了證明事件是槍擊所致的，我們進(jìn)行以下的計(jì)算：典型武器鋼子彈的直徑為12.5mm，重量M=40g，速度V=850m/s，子彈的動(dòng)能（0.5 MV2）等于14,450 J。 假定低碳鋼的平均比熱為Cp473J / kg·K，熔點(diǎn)處Fe熔化的潛熱為H = 254.9J / g，那么子彈的能量等于熔融15.8g鋼的熱能。

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