劉 碩

（寶山鋼鐵股份有限公司 中央研究院，上海201999）

0 前 言

石油天然氣長(zhǎng)輸管道輸送是油氣資源便捷、高效、經(jīng)濟(jì)、安全的輸送方式，隨著工業(yè)與社會(huì)的飛速發(fā)展，能源需求越來(lái)越多，長(zhǎng)輸管道建設(shè)也得到跨越式發(fā)展。 在國(guó)外，油氣輸送管道建設(shè)起步較早，無(wú)論是陸地管線還是海洋管線，均已經(jīng)構(gòu)建了成熟的管網(wǎng)體系，直到現(xiàn)在，仍然以客觀的速度增長(zhǎng)。 在國(guó)內(nèi)，油氣管線建設(shè)盡管起步較晚，但發(fā)展速度非常快。 通過(guò)西氣東輸二線、三線以及中俄東線等大直徑高輸量X80 管道的建設(shè)，我國(guó)已經(jīng)成為世界上高強(qiáng)度X80 管道保有量最多的國(guó)家[1-2]。 隨著國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司的成立，未來(lái)我國(guó)管線的投資、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)將統(tǒng)籌進(jìn)行，這將大大提高管線輸送效率，確保實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)縫焊接是管道施工建設(shè)的主要工序和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于焊接加熱與冷卻的非平衡凝固與固態(tài)相變特征，使環(huán)焊接頭成為整個(gè)管線系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)，環(huán)焊質(zhì)量與接頭結(jié)構(gòu)完整性對(duì)后續(xù)管線服役運(yùn)營(yíng)安全與潛在的失效風(fēng)險(xiǎn)具有重要影響[3-4]。 在役管線的失效破壞從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是因?yàn)橥獠枯d荷 （包括應(yīng)力應(yīng)變、腐蝕介質(zhì)、溫度、磨料摩擦磨損等） 造成的失效破壞驅(qū)動(dòng)力超過(guò)了與管道本身性能相關(guān)的失效破壞阻力。 所以，研究管道運(yùn)行失效模式與管道本身性能的相關(guān)性，有助于從根本上掌握管道失效破壞的規(guī)律，并根據(jù)具體的服役條件制定安全運(yùn)營(yíng)保障對(duì)策[5]。

針對(duì)高壓油氣輸送管線，服役過(guò)程中的失效破壞方式主要包括延性斷裂、脆性斷裂、疲勞開(kāi)裂、應(yīng)力腐蝕 （SSCC）、氫致開(kāi)裂 （HIC） 等，特別是在含有H2S、CO2等腐蝕介質(zhì)環(huán)境下，SSCC、HIC 經(jīng)常與脆性斷裂、疲勞開(kāi)裂交互作用，將加速管道環(huán)焊接頭的失效破壞[6]。 另外，管道施工環(huán)焊方法包括手工焊、半自動(dòng)焊與自動(dòng)焊，同一環(huán)焊縫在多層多道焊接過(guò)程中可以有很多種焊接工藝方法組合。 不同的焊接工藝得到的環(huán)焊接頭對(duì)各種內(nèi)外部載荷的適應(yīng)性與失效模式的敏感性不同[7]。 所以，進(jìn)行管道不同失效模式與安全評(píng)價(jià)研究，將有助于設(shè)計(jì)與施工單位進(jìn)行焊接方法選擇與焊接工藝優(yōu)化，最終保證管線系統(tǒng)綜合服役能力。

1 不同服役環(huán)境下的管線失效模式

管線管服役運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，既包含了各種力學(xué)載荷，還包括不同來(lái)源的腐蝕介質(zhì)、環(huán)境溫度變化等。 環(huán)境施加的內(nèi)外部載荷及其疊加作用，將造成管道系統(tǒng)特別是環(huán)焊接頭損傷或失效破壞。 表1 所示為不同種類(lèi)載荷引起的管線失效模式。 對(duì)于耐酸管線來(lái)說(shuō)，腐蝕介質(zhì)與內(nèi)外部力學(xué)載荷共同作用引起的腐蝕脆斷和腐蝕疲勞失效具有更加嚴(yán)重的破壞能力，需要引起更多的關(guān)注[5]。

表1 不同種類(lèi)載荷引起的管線失效模式

1.1 延性斷裂

圖1 管線管環(huán)焊接頭延性失效斷裂案例

一般來(lái)說(shuō)，管線鋼管及其環(huán)焊接頭通過(guò)優(yōu)化的冶金設(shè)計(jì)、工藝保證均具有良好的延性指標(biāo)，表現(xiàn)為具有較高的延伸率和斷面收縮率，以及較高的應(yīng)變硬化指數(shù)等，在服役過(guò)程中延性斷裂風(fēng)險(xiǎn)較小。 然而，近期北美管線市場(chǎng)發(fā)生了幾起延性斷裂失效事故，鋼級(jí)包括X52～X70，起裂位置基本位于環(huán)焊熔合線，并沿著熔合線向焊縫內(nèi)部擴(kuò)展斷裂[8]，環(huán)焊接頭延性失效照片如圖1 所示。經(jīng)過(guò)核查，所有事故管線焊接工藝評(píng)定、焊接施工過(guò)程、焊后無(wú)損檢驗(yàn)等均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。 初步分析認(rèn)為，該系列事故是由于采用纖維素焊條手工焊接引起的接頭實(shí)際強(qiáng)度失配以及HAZ 軟化，在不可預(yù)見(jiàn)的縱向應(yīng)力應(yīng)變環(huán)境下共同造成的。業(yè)界專(zhuān)家建議： 對(duì)于非基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)的管線，在可以預(yù)見(jiàn)存在縱向應(yīng)力應(yīng)變環(huán)境下，最好采用環(huán)焊縫高匹配，并通過(guò)管體母材成分設(shè)計(jì)改善以及焊接工藝實(shí)施避免接頭軟化。 同時(shí)，針對(duì)目前管線管現(xiàn)場(chǎng)焊接通用標(biāo)準(zhǔn)API 1104，建議增加環(huán)焊縫強(qiáng)度匹配和HAZ 軟化的評(píng)價(jià)指標(biāo)[9-10]。 然而，在酸性服役環(huán)境下，腐蝕介質(zhì)的作用可能使延性斷裂轉(zhuǎn)化為脆性斷裂，或者是兩者交叉存在。

1.2 脆性斷裂

管線管環(huán)焊接頭脆性斷裂是比較常見(jiàn)的一種失效模式，特別是高壓天然氣輸送管線，脆性起裂后裂紋迅速擴(kuò)展，在內(nèi)部壓力作用下難以快速止裂，經(jīng)常造成災(zāi)難性后果，成為業(yè)界非常關(guān)注的技術(shù)話題。 當(dāng)前，針對(duì)比較薄弱的管線管環(huán)焊接頭，為了防止服役過(guò)程中脆性斷裂事故的發(fā)生，一般采用斷裂韌性 （KIC、CTOD、J 積分）和沖擊韌性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 前者表征裂紋 （接頭中的面缺陷統(tǒng)稱(chēng)） 起裂與穩(wěn)定擴(kuò)展能力，斷裂韌性值越高，初始裂紋越不容易發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展與斷裂，接頭越安全。 后者表征裂紋起裂后的止裂能力，沖擊吸收功越高，裂紋擴(kuò)展過(guò)程中越容易止裂。 管線管環(huán)焊接頭斷裂韌性與沖擊韌性的影響因素很多，最主要的影響因素是接頭區(qū)域微觀組織類(lèi)型和組織均勻性[11-12]。 即使焊縫金屬的鑄態(tài)組織，如果柱狀晶內(nèi)部為均勻分布的針狀鐵素體或貝氏體，韌性指標(biāo)也較高。 在HAZ 區(qū)域，處于不同的焊接溫度區(qū)間的微觀組織存在很大的不均勻性，所以，韌性指標(biāo)的波動(dòng)也很大。

針對(duì)斷裂韌性指標(biāo)，不同的測(cè)試方法試驗(yàn)條件苛刻程度不同，所得到的結(jié)果保守度也不同，如圖2 所示。 如果采用比較保守的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法并需要滿(mǎn)足相同尺度的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)值，勢(shì)必需要從材料設(shè)計(jì)、焊接工藝設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制等多方面保證，并增加設(shè)計(jì)和施工成本。 從合于使用 （fitness for purpose） 的角度考慮，適當(dāng)降低試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的保守度，并滿(mǎn)足管線服役條件與運(yùn)行安全，可以大大降低成本，縮短建造周期。 當(dāng)前，針對(duì)管線管環(huán)焊接頭基于服役運(yùn)營(yíng)過(guò)程的合于使用性研究也在廣泛開(kāi)展[13-14]。

近年來(lái)，很多研究發(fā)現(xiàn)，管線管多層多道環(huán)焊接頭HAZ 存在局部脆化區(qū) （LBZs）。 在一次熱循環(huán)焊接熱影響區(qū)中，根據(jù)所受熱循環(huán)峰值溫度的不同，可以分為粗晶區(qū) （過(guò)熱區(qū)，CGHAZ）、細(xì)晶區(qū) （正火區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)，F(xiàn)GHAZ）、臨界區(qū) （不完全重結(jié)晶區(qū)，IRHAZ） 和亞臨界區(qū)（回火區(qū)，SCHAZ）。 其中，粗晶區(qū)處于自由能最高的非平衡態(tài)，也是整個(gè)熱影響區(qū)最薄弱地帶。大量研究表明，經(jīng)過(guò)二次或多次熱循環(huán)，粗晶區(qū)組織特征變化最大。 根據(jù)二次熱循環(huán)峰值溫度的不同，一次熱循環(huán)粗晶區(qū)依次演化為： 未變?cè)贌岽志^(qū) （URCGHAZ，1 100～1 300 ℃）、過(guò)臨界再熱粗晶區(qū) （SRCGHAZ，900～1 100 ℃）、臨界再熱粗晶區(qū) （IRCGHAZ，700～900 ℃）、亞臨界再熱粗晶區(qū) （SCGHAZ，700 ℃以下）。 二次熱循環(huán)后形成的不同位置CGHAZ 特征區(qū)域如圖3 所示。其中，臨界再熱粗晶區(qū)內(nèi)將發(fā)生脆性組織轉(zhuǎn)變，并成為整個(gè)焊接接頭中的局部脆化區(qū) （LBZs)[15-16]。局部脆化區(qū)可能不會(huì)使接頭韌性指標(biāo)整體降低，但促使韌性值出現(xiàn)不穩(wěn)定性和一定波動(dòng)，特別是CTOD 斷裂韌性，在熱影響區(qū)位置經(jīng)常表現(xiàn)為離散分布，如圖4 所示。 HAZ 位置 CTOD 值離散性遠(yuǎn)大于焊縫金屬和熔合線位置。

圖3 二次熱循環(huán)后形成的不同位置CGHAZ 特征區(qū)域

圖4 X70 管線管手工環(huán)焊接頭不同位置CTOD 斷裂韌性與沖擊功

管道焊接接頭局部脆化現(xiàn)象及其對(duì)接頭韌性與管道系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)完整性的影響引起了工業(yè)界的廣泛關(guān)注。 國(guó)內(nèi)一些高等院校、研發(fā)機(jī)構(gòu)通過(guò)焊接熱模擬方法進(jìn)行系列二次熱循環(huán)峰值溫度下管線鋼組織性能變化研究，主要側(cè)重于制管雙面埋弧焊接熱影響區(qū)局部脆化行為[17-18]。 國(guó)外油氣管線行業(yè)對(duì)管線管環(huán)焊接頭局部脆化行為高度重視，近年來(lái)，Shell、Worleypasons、Statoil 等與Welspun、NSC、JFE 等管材供應(yīng)商共同參與了DNVGL 策劃的JIP 項(xiàng)目——“管線管直縫與環(huán)縫焊接接頭局部脆化區(qū) （LBZs） 韌性研究”，旨在通過(guò)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具分析前期各參與方掌握的大量數(shù)據(jù)，并運(yùn)用斷裂力學(xué)與有限元方法建立SRA （structural eeliability assessment） 模型，評(píng)估接頭局部脆化行為對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響，試圖對(duì)直縫與環(huán)縫接頭沖擊與斷裂韌性判定標(biāo)準(zhǔn)向?qū)捤傻姆较蜻M(jìn)行修改[16]。 英國(guó)TWI 也在研究報(bào)告中明確了接頭局部脆化區(qū)的存在，并探討了其對(duì)接頭整體性能的影響。

1.3 疲勞開(kāi)裂

疲勞行為是材料或結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷作用下發(fā)生的一種累計(jì)損傷過(guò)程。 金屬材料基體的疲勞失效過(guò)程包括了疲勞裂紋萌生、穩(wěn)定擴(kuò)展與失穩(wěn)斷裂，其中第一階段的裂紋萌生占據(jù)了疲勞壽命的大部分。 焊接接頭疲勞行為與金屬材料基體最大的區(qū)別在于焊接過(guò)程中產(chǎn)生了大量宏觀或微觀不連續(xù)初始疲勞裂紋源，無(wú)需裂紋萌生直接進(jìn)入擴(kuò)展階段，由焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素和幾何因素共同產(chǎn)生的應(yīng)力集中加速了疲勞失效過(guò)程[5]。

多年來(lái)，國(guó)際知名學(xué)者與研究機(jī)構(gòu)對(duì)金屬焊接結(jié)構(gòu)疲勞行為開(kāi)展了大量研究工作，如：Gurney、Maddox、Kainuma、增淵興一、董平沙等，均對(duì)影響焊接接頭疲勞性能的主要因素以及接頭壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究。 其中，Gurney博士在TWI 工作期間的大量研究發(fā)現(xiàn)： 基本金屬屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度對(duì)焊接接頭疲勞行為影響不大，在應(yīng)用屈服強(qiáng)度為350～730 MPa 的結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，其S-N 曲線均分布在同一窄帶中，在壽命區(qū)間內(nèi)具有基本一致的斜率。 因?yàn)椴煌瑥?qiáng)度級(jí)別焊接接頭在加載過(guò)程中均形成了很大的應(yīng)力集中，甚至超過(guò)了金屬本身屈服強(qiáng)度，應(yīng)力集中成為接頭疲勞強(qiáng)度的主要影響因素。 焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度與疲勞壽命的影響不顯著[19]。

研究表明，影響焊接結(jié)構(gòu)疲勞失效的主要因素包括接頭區(qū)域應(yīng)力集中、焊接缺陷形成的初始裂紋源、焊接殘余應(yīng)力、微觀組織特征、尺寸因素與疲勞載荷特點(diǎn)等。 針對(duì)焊接接頭疲勞失效特點(diǎn)，采用基于斷裂力學(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率法（FCGR） 進(jìn)行接頭疲勞行為與壽命評(píng)估更加合理。疲勞裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子幅關(guān)系曲線如圖5 所示。 管線管焊接接頭服役過(guò)程中，特別是受到內(nèi)部壓力波動(dòng)及海浪沖刷等疲勞特征載荷時(shí)，增加了接頭疲勞失效概率。 當(dāng)受到腐蝕介質(zhì)共同作用時(shí)，特別是在低頻率、高應(yīng)力比條件下，腐蝕疲勞與SSCC 聯(lián)合作用，將加速接頭失效[5,20]。

圖5 疲勞裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子幅關(guān)系曲線

1.4 應(yīng)力腐蝕與氫致脆化開(kāi)裂

SSCC 是在拉伸應(yīng)力 （外部載荷或焊接殘余應(yīng)力） 和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下產(chǎn)生的一種低應(yīng)力失效破壞。 一般認(rèn)為，SSCC 是由于材料內(nèi)部電極電位差形成了原電池效應(yīng)，并造成陽(yáng)極溶解以及陰極氫致脆化共同造成的。 所以，SSCC 與HIC 經(jīng)常同時(shí)發(fā)生作用，如圖6 和圖7 所示。 一般情況下，SSCC 由應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子 （KⅠSCC，可以通過(guò)斷裂力學(xué)的方法測(cè)得） 控制，當(dāng)裂紋前端應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ>KⅠSCC時(shí)，就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效破壞。 當(dāng)前，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，一般應(yīng)用NACE A標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行管體與接頭應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性評(píng)價(jià)。 然而，已有研究表明： 對(duì)于碳鋼與低合金鋼管而言，NACE A 標(biāo)準(zhǔn)溶液偏苛刻，因?yàn)閷?duì)于H2S含量較高的輸送介質(zhì)，一般應(yīng)用耐蝕鋼管或雙金屬?gòu)?fù)合管輸送至處理場(chǎng)站，經(jīng)過(guò)處理的輸送介質(zhì)H2S 含量大大降低。 從合于使用的角度考慮，有必要開(kāi)發(fā)新的符合實(shí)際使用場(chǎng)所的SSCC 試驗(yàn)溶液，降低評(píng)價(jià)結(jié)果的保守度[5,20]。

圖6 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂機(jī)理

圖7 氫致脆化開(kāi)裂機(jī)理

HIC 是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，針對(duì)氫致脆化機(jī)理的研究也有很多。 一般認(rèn)為： 金屬材料或焊接接頭中的氫原子在應(yīng)力作用下容易向結(jié)構(gòu)內(nèi)部的三向應(yīng)力集中區(qū)聚集，包括裂紋或缺口尖端、晶界或相界面、位錯(cuò)聚集處、應(yīng)變集中處等，氫原子濃度增大，一方面可能由于內(nèi)壓力過(guò)大發(fā)生斷裂，另一方面可以降低晶粒間結(jié)合力或相界面結(jié)合力，從而引起脆性斷裂。 焊接接頭中的氫可能來(lái)源于母材或焊接材料，也可能來(lái)源于外界環(huán)境。 當(dāng)SSCC 與HIC 存在交互作用時(shí)，對(duì)接頭的危害更大[5-6]。

2 耐酸管環(huán)焊接頭安全評(píng)價(jià)

針對(duì)重要焊接結(jié)構(gòu)服役運(yùn)行安全，業(yè)界提出了工程臨界評(píng)估 （ECA） 概念。 基于合于使用原則，以斷裂力學(xué)、材料力學(xué)、彈塑性力學(xué)及可靠性系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，在焊接結(jié)構(gòu)中可能存在構(gòu)件形狀、材料性能偏差和缺陷的前提下，通過(guò)應(yīng)力分析、斷裂力學(xué)、材料試驗(yàn)、質(zhì)量檢查、無(wú)損探傷等科學(xué)分析，保證結(jié)構(gòu)在服役期間不發(fā)生任何已知機(jī)制，如脆性破壞、疲勞時(shí)效、應(yīng)力腐蝕等失效事故。 當(dāng)前，基于 BS7910 標(biāo)準(zhǔn)的 ECA 評(píng)估方法得到業(yè)界廣泛認(rèn)可[21-22]。

BS7910 評(píng)定方法以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，采用失效評(píng)定圖 （FAD） 進(jìn)行評(píng)定。 根據(jù)斷裂力學(xué)理論，當(dāng)受載結(jié)構(gòu)中存在裂紋等缺陷時(shí)，裂紋尖端將產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力并導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展，該驅(qū)動(dòng)力稱(chēng)為應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠ，與結(jié)構(gòu)所受載荷以及裂紋長(zhǎng)度正相關(guān)。 材料或本身具有的韌性會(huì)在裂紋尖端產(chǎn)生一個(gè)抵抗裂紋擴(kuò)展的阻力，即材料的斷裂韌性。 當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子小于材料的斷裂韌性的時(shí)候，裂紋處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，否則，裂紋將一直擴(kuò)展直到導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。 基于BS7910 的ECA 安全評(píng)估，根據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)多少，保守程度可分成 1～3 級(jí)，級(jí)別越高，需要的數(shù)據(jù)越多，保守程度越低[23]。

通過(guò)對(duì)含缺陷結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的載荷和缺陷所在位置、材料性能等進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算得到評(píng)定點(diǎn)橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，確定該點(diǎn)在FAD 圖中的位置。 如果評(píng)定點(diǎn)位于坐標(biāo)軸和FAD 曲線所包圍的區(qū)域，該缺陷可接受，否則缺陷不可接受。典型的二級(jí)評(píng)定FAD 曲線如圖8 所示。

圖8 基于BS7910 標(biāo)準(zhǔn)的工程臨界評(píng)估二級(jí)評(píng)定FAD 曲線

針對(duì)酸性服役環(huán)境下管線接頭的ECA 評(píng)估，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有酸性環(huán)境數(shù)據(jù)的輸入路徑。 一般認(rèn)為，應(yīng)用酸性環(huán)境下得到的材料或結(jié)構(gòu)斷裂韌性值作為輸入條件，即可考慮酸性環(huán)境對(duì)接頭整體安全的影響。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)已經(jīng)公開(kāi)的報(bào)導(dǎo)中尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于酸性環(huán)境接頭的斷裂韌性評(píng)價(jià)。 在國(guó)外，DNVGL 與TWI 均嘗試開(kāi)展酸性環(huán)境管線管環(huán)焊接頭斷裂行為評(píng)價(jià)，圖9 為DNVGL 針對(duì)X65MS耐酸管環(huán)焊接頭進(jìn)行的斷裂韌性評(píng)價(jià)結(jié)果。 由圖9可見(jiàn)，酸性環(huán)境下，斷裂韌性指標(biāo)顯著下降，這可能與H+在應(yīng)變集中條件下裂紋尖端的聚集行為致脆有關(guān)[14,24]。 該領(lǐng)域的研究工作需要持續(xù)深入開(kāi)展。

圖9 X65MS 耐酸管環(huán)焊接頭酸性環(huán)境與空氣環(huán)境斷裂韌性評(píng)價(jià)結(jié)果 （DNVGL）

3 需持續(xù)開(kāi)展的工作

為了保證油氣輸送管線系統(tǒng)整體安全，特別是在酸性服役環(huán)境下環(huán)焊接頭脆性斷裂、腐蝕疲勞以及SSCC 和HIC 交互作用的不利影響，同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)成本，從合于使用的角度出發(fā)，今后需要持續(xù)開(kāi)展以下研究工作：

（1） 基于不同的測(cè)試方法得到的斷裂韌性值保守程度不同，需要深入開(kāi)展不同測(cè)試方法合于使用性研究，同時(shí)對(duì)當(dāng)前主流標(biāo)準(zhǔn)中要求的斷裂韌性指標(biāo)驗(yàn)收值的合理性進(jìn)行探討。

（2） 通過(guò)開(kāi)展大尺寸或整管加載試驗(yàn)?zāi)M使用環(huán)境，特別是對(duì)基于斷裂力學(xué)的ECA 評(píng)估結(jié)果的安全性進(jìn)行驗(yàn)證，從理論和試驗(yàn)兩個(gè)維度保證管道系統(tǒng)的整體安全。

（3） 針對(duì)酸性環(huán)境與力學(xué)載荷耦合后對(duì)管道環(huán)焊接頭性能的不利影響，需要進(jìn)行系統(tǒng)研究，包括SSCC 與HIC 的相關(guān)性、NACE A 標(biāo)準(zhǔn)溶液的合于使用性、酸性環(huán)境斷裂韌性指標(biāo)的合于使用性、腐蝕疲勞行為及控制等。