X80管線鋼焊接熱影響區(qū)氫致裂紋行為研究.pdf

1、隨著我國油氣管線建設(shè)工程的大力發(fā)展，對(duì)管線鋼的需求持續(xù)增加。X80 鋼因具有較高的強(qiáng)度和良好的韌性，被認(rèn)為是21世紀(jì)輸氣管道的首先鋼級(jí)，在我國西氣東輸二線工程中得到廣泛的應(yīng)用。管線鋼在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，各管道之間連接主要依靠焊接工藝來完成，焊縫附近的組織會(huì)發(fā)生變化，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)使X80鋼的機(jī)械性能變差、其抗氫致裂紋（HIC）性能也會(huì)發(fā)生變化。因此，對(duì)X80鋼及其焊縫組織HIC性能研究具有一定必要性和緊迫性。
　　 本文通過對(duì)實(shí)際X8

2、0 管線鋼焊縫顯微組織的分析，結(jié)合文獻(xiàn)和CCT曲線，運(yùn)用不同的熱處理工藝對(duì)焊接熱影響區(qū)組織進(jìn)行模擬；并通過金相顯微鏡和掃描電鏡分析原始和熱處理后X80鋼的顯微組織、夾雜物和析出物；研究三種不同顯微組織X80管線鋼的氫致裂紋敏感性；通過H2S環(huán)境下氫滲透實(shí)驗(yàn)，研究氫捕獲效率與氫致裂紋敏感性的關(guān)系；采用極化曲線和交流阻抗譜來研究水淬組織X80管線鋼在H2S環(huán)境中的電化學(xué)行為；
　　 在H2S環(huán)境下電化學(xué)行為和氫滲透行為的基礎(chǔ)上，初步

3、探討了采用電解充氫的方法模擬濕飽和H2S環(huán)境中氫滲透行為的可行性，為應(yīng)用電化學(xué)充氫方法測試氫致裂紋敏感性提供數(shù)據(jù)支持。研究結(jié)果表明：
　　 ⑴通過將原始試樣加熱到1300℃，分別進(jìn)行空冷和水淬熱處理的方法對(duì)X80管線鋼焊接熱影響區(qū)組織進(jìn)行模擬。原始組織以針狀鐵素體為主，空冷組織以多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組成，水淬組織以板條馬氏體為主。熱處理前后X80鋼的夾雜物不發(fā)生變化，主要為MgO、Al2O3、CaO、TiO2及其復(fù)合夾雜

4、，其析出物主要為Nb和Ti的碳氮化物；
　　 ⑵對(duì)不同組織X80鋼的氫致裂紋實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱處理使得X80鋼的氫致裂紋敏感性升高。其裂紋多在夾雜物處萌生，在原始和空冷試樣中以穿晶擴(kuò)展為主，在水淬試樣中以沿晶擴(kuò)展為主，伴隨少量沿晶擴(kuò)展；
　　 ⑶不同組織X80 鋼抗HIC 敏感性能力與氫滲透通量J∞、氫擴(kuò)散系數(shù)Deff表現(xiàn)出相同的規(guī)律，不同組織X80 鋼氫滲透通量J∞、氫擴(kuò)散系數(shù)Deff越低，氫捕獲效率越高，管線鋼氫致裂紋

5、敏感性越大；
　　 ⑷X80 鋼水淬試樣在不同浸泡時(shí)間下的極化曲線和交流阻抗譜都表明隨著浸泡時(shí)間的延長，材料腐蝕加速，說明隨著時(shí)間的延長，材料表面析氫反應(yīng)更易進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生更多的H原子進(jìn)入到鋼基體中，促進(jìn)氫致裂紋的萌生和擴(kuò)展；
　　 ⑸使用30mA/cm2電流密度下電解0.5mol/L H2SO4+3.1×10-3 mol/L Na4P2O7溶液進(jìn)行電化學(xué)充氫滲氫模擬含飽和H2S NACE A溶液環(huán)境下管線鋼的滲氫行為具有