不同微觀結(jié)構(gòu)管線鋼氫致開裂(HIC)行為研究.pdf

1、管線鋼在輸送油氣的過程中，由于油氣中H2S氣體的作用很容易使其發(fā)生氫致開裂(HIC)，導(dǎo)致材料失效。如果不及時處理，不僅會造成資源的浪費(fèi)，還對周圍環(huán)境和人身帶來巨大的安全隱患。因此，研究管線鋼的HIC產(chǎn)生機(jī)理和影響因素，對提高管線鋼的抗HIC性能和延長使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文選用三種典型微觀組織結(jié)構(gòu)的管線鋼:1#（鐵素體+珠光體）、2#（針狀鐵素體）和3#（超低碳貝氏體）作為實(shí)驗(yàn)材料。按照NACE標(biāo)準(zhǔn)TM-0284-

2、2003比較了三種管線鋼的HIC敏感性;利用金相顯微鏡、掃描電鏡對HIC裂紋進(jìn)行觀察，結(jié)合氫壓理論分析了HIC裂紋形核機(jī)理;討論了裂紋擴(kuò)展方式和材料組織結(jié)構(gòu)與晶界結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系;利用改裝后的Davanathan-Stachursky氫滲透裝置測量了三種管線鋼的氫滲透動力學(xué)參數(shù)，分析了三種管線鋼對氫原子的捕獲效率以及和HIC敏感性的相互關(guān)系;通過觀察氫致裂紋在軋板厚度方向上的產(chǎn)生位置分布，以3#管線鋼為例探討了軋板不同厚度位置處的微觀結(jié)構(gòu)

3、對HIC敏感性的影響。主要研究結(jié)果:
　　(1)在酸性濕硫化氫環(huán)境下，氫致裂紋容易在鋼鐵材料中的夾雜物和帶狀組織處形核產(chǎn)生。而且?guī)罱M織的HIC敏感性強(qiáng)于夾雜物。
　　(2)鐵素體+珠光體管線鋼中HIC裂紋容易沿著軋板中心處的珠光體帶狀組織擴(kuò)展;針狀鐵素體管線鋼中的HIC裂紋主要沿著針狀鐵素體和多邊形鐵素體的邊界擴(kuò)展，繞過了大多數(shù)的針狀鐵素體;超低碳貝氏體管線鋼中的HIC裂紋主要沿著原奧氏體晶界擴(kuò)展。
　　(3)材料中

4、的小角度晶界具有一定的抗HIC性能，材料中小角度晶界所占比例越高，材料的抗HIC性能越好。
　　(4)利用氫滲透動力學(xué)參數(shù)可以很好的解釋材料的HIC敏感性。材料的氫滲透通量J∞、氫擴(kuò)散系數(shù)Deff越高，陰極側(cè)的氫濃度C0越低，材料對氫原子的捕獲能力越差，其抗HIC性能越好。
　　(5)不同微觀結(jié)構(gòu)管線鋼的不同厚度處的HIC敏感性不同，超低碳貝氏體管線鋼的HIC裂紋主要出現(xiàn)在軋板1/4厚度位置處，由于該處的微觀組織、晶粒取向差