不同堆焊工艺不锈钢堆焊层氢剥离性能的评价

本文根据开裂氢浓度理论,针对不同的堆焊方法的不锈钢堆焊试块进行了氢剥离试验,并运用计算机对试块在试验中堆焊层中氢扩散过程进行了计算。从而得出了剥离试块的开裂氢浓度C_(dc),发现开裂氢浓度与试样的几何尺寸、堆焊层的厚度及堆焊的方法等都有很大的关系。其中自动氩弧焊堆焊及CO_2气体保护焊堆焊的试块抗剥离性能明显优于其它方法,而相同几何尺寸及堆焊层厚度的手工堆焊试样和带极堆焊试样则抗剥离性能相当。     

加氢反应器氢致开裂的有限元分析

本文以高温高压气相充氢试验为基础,采用有限元方法来模拟计算钢中的氢扩散及氢浓度变化规律,分析不同的冷却过程对材料氢致开裂的影响,结果表明,冷却速度越大,残留的氢浓度越高,加氢反应器越易发生氢致开裂。     

外加电位对C110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响

通过C110钢的硫化物应力开裂试验和氢渗透试验,研究了外加电位对C110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响,并对其开裂机制进行了探讨。结果表明:当加载应力为C110钢屈服强度的85%、未外加电位时,C110钢通过了NACE TM 0177-2016标准A法检测,具有良好的抗硫化物应力开裂性能,而外加-100mV和+100mV电位(相对于开路电位)时,C110钢试样发生了断裂,硫化物应力开裂敏感性增强;外加阳极电位时,开裂机制与阳极溶解有关;外加阴极电位时,开裂机制与阴极析氢有关;随着外加阴极电位的增大,稳态氢渗透电流密度增大,次表面氢浓度增大,硫化物应力开裂的敏感性增强。     

波形膨胀节爆炸事故的失效分析

分析了波形膨胀节爆炸失效的原因，发现304不锈钢冷加工成形时（液压）发生马氏体相变，在湿硫化氢环境下含形变马氏体的304奥氏体不锈钢发生了湿硫化氢引起的氢致开裂（HIC）或应力导向氢致开裂（SOCHIC），当裂纹扩展到某一临界尺寸时便发生了低应力脆断型的爆炸事故。     

X90管线钢焊接接头氢致开裂敏感性研究

X90管线钢在石油天然气管道中具有广泛应用前景,其焊接接头在服役过程中存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)倾向。采用电化学氢渗透试验和预充氢慢应变速率拉伸试验(Slow strain rate tensile test,SSRT),对X90管线钢焊接接头的氢捕获效率和氢致开裂敏感性进行了研究。利用场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electronic microscope,FE-SEM)对试样断口形貌及裂纹处夹杂物进行观察和分析,采用氢微印技术(Hydrogen microprint technique,HMT)对显微组织中氢的局部分布和聚集进行分析。结果表明,不同充氢电流密度下,X90管线钢焊接接头SSRT试样的断裂位置均为焊缝,其氢致开裂敏感性明显高于母材。与X90管线钢母材相比,焊缝中氢扩散系数较小,氢浓度、可逆和不可逆氢陷阱密度均较高。焊缝中的针状铁素体、贝氏体组织晶界及其亚晶界和夹杂均是有效的氢捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;焊缝中尺寸大于2μm夹杂物的数量多于母材,氢致裂纹易在富Al、富S、富Si夹杂...     

大型电站用中强钢氢致开裂模式探讨

在低应变速率条件下对不同氢含量的大型电站用中强钢氢致开裂行为进行了研究。结果表明，此类中强钢具有与高强钢不同的氢致开裂模式──随钢中氢含量增加而相继表现出微孔聚合式韧性开裂、变态脆化的微孔聚合式开裂和低能解理式脆性开裂。此模式的主要控制因素为氢在裂尖区域的定向迁移。     

基于断裂力学的射孔套管孔边开裂行为分析

针对内压作用下的射孔套管的孔边开裂行为,应用断裂力学分别对线弹性条件和弹塑性条件下的孔边开裂进行分析,给出线弹性条件下圆柱壳体孔边裂纹应力强度因子和临界开裂内压公式,以及弹塑性条件下含孔边裂纹管道的临界开裂内压公式;通过MATLAB对两种条件下的力学模型进行解析,首先从线弹性条件下内压、裂纹长度以及孔径对应力强度因子的影响展开分析;然后从弹塑性条件下孔径和裂纹长度对临界开裂内压的影响进行分析;最后对小范围屈服情况下的两种断裂判据的套管临界开裂内压进行了对比。     

天然气管道开裂失效分析

摘要：对发生开裂的天然气管道进行了系统的分析与测试,如宏观分析、成分分析、金相组织分析、硬度测试、氢含量测试、扫描电镜观察等。结果表明,管道开裂的机理为氢致开裂,管道局部的划伤是管道发生开裂的主要原因。     

某含硫气田集气站汇管失效原因分析

对开裂的天然气集气末站汇管进行了宏观形貌、显微组织、化学成分分析和力学性能测试、断口形貌观察以及腐蚀产物相组成确定,对其开裂原因进行了分析。结果表明：集气末站汇管开裂裂纹位于汇管的焊缝区,裂纹分为表面裂纹与隐藏裂纹,裂纹性质属氢致开裂和应力导向氢致开裂;设备内壁防腐涂层质量低劣是导致开裂的主要原因,焊接工艺不当对开裂有明显的促进作用。     

16MnR钢焊接接头氢扩散三维有限元模拟

利用电化学渗透法测定氢在16MnR钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数。基于有限元软件ABAQUS,开发焊接接头在氢环境下的三维氢扩散耦合有限元计算程序,考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响,得到氢浓度随时间的分布规律。计算结果表明,在焊缝和热影响区,由于氢聚集的浓度和焊接残余应力较大,这很容易使材料在应力作用下发生与氢有关的开裂。     

304奥氏体不锈钢在酸性氯离子溶液中应力腐蚀性能的研究

采用慢应变速率拉伸实验研究了304奥氏体不锈钢在60℃时,不同氢离子浓度的NaCl溶液中的应力腐蚀性能。实验结果表明,随着氢离子浓度的增大,304不锈钢的应力腐蚀敏感性增强,但是当氢离子浓度达到一定程度时,应力腐蚀敏感性显著下降,这是由于当氢离子浓度过大时,均匀腐蚀的作用优先于应力腐蚀作用成为主导。在这种阳极溶解型应力腐蚀开裂中,氢和应力的交互作用增加了304不锈钢在酸性氯离子溶液中的应力腐蚀敏感性。     

SPV50Q钢在湿H2S环境下抗应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了SPV50Q钢在湿H2S环境中的抗应力腐蚀性能。测定了SPV50Q钢母材及热影响区在湿H2S环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率;同时研究了H2S浓度、材质、热处理对SPV50Q钢应力腐蚀开裂的影响。     

16MnR钢在硝酸盐环境下应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了16MnR钢在硝酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。测定了16MnR钢母材及焊接接头在硝酸盐环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率；同时研究了缓蚀剂、材质、溶液温度对16MnR钢应力腐蚀开裂的影响，结果表明，缓蚀剂谈明显的降低应力腐蚀敏感性，增加裂纹的孕育时间；焊接接头与母材相比，由于没有元素Ni的不良作用，具有较高的应力腐蚀抗力；16MnR钢的硝酸盐应力腐蚀敏感性随温度升高而降低。     

SPV490Q钢焊接接头在不同浓度硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂行为

对SPV490Q钢焊接接头的楔形张开加载(WOL)预裂纹试样在不同浓度硫化氢溶液中进行了应力腐蚀试验,测定了焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。结果表明:随着H2S浓度的升高,SPV490Q钢焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt增大,焊接接头的应力腐蚀抗力降低。     

34CrMo4钢在湿H2S环境下的应力腐蚀试验研究

以车载压缩天然气气瓶用钢34CrMo4为材料,试样为紧凑拉伸(CT)试样,采用多功能动态应力腐蚀试验机进行恒位移速率拉伸试验,实测了在20,63,200,630和2000 ppm的硫化氢水溶液中的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da/dt。结果表明,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC随硫化氢浓度的增大而减小,但当硫化氢浓度达到一定量时,溶液的浓度对KISCC值的影响并不大;裂纹扩展速率da/dt随硫化氢浓度的增大而增大,但在630～2000 ppm范围内,硫化氢浓度对裂纹扩展速率影响很小。     

复杂形状夹杂物对动车组车轮辋裂的影响

以CRH5型动车组轮轴为研究对象,研究了夹杂物的形态对轮辋局部应力和轮辋裂纹成核的影响。结果显示,夹杂物棱角角度越小,夹杂物周围应力水平越高;夹杂物的厚度越小,半径越大,夹杂物周围最大等效应力越大,越易引起局部应力集中,导致疲劳裂纹易于萌生。利用有限元法和曲线拟合方法得到不同工况下夹杂物的临界尺寸,研究发现:不同工况下夹杂物的临界尺寸不同,弯道工况下的临界尺寸最小,夹杂物的尺寸超过临界尺寸时,裂纹才会萌生。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

A study on chevron crack formation and evolution in a cold extrusion

A numerical algorithm based on the element deletion method and rigid-viscoplastic finite element approach depending on Cockcroft-Latham and specific plastic work fracture criteria was applied to predict formation and evolution of possible cracking in a cold extrusion of aluminum and steel alloys. The Cockcroft-Latham fracture criterion induced an internal crack while an external crack occurred owing to the specific plastic work criterion in simulations. As a result, the Cockcroft-Latham criterion was found to be valid for predicting chevron cracking in comparison with the experimental observation available in the literature. Using the Cockcroft-Latham criterion, cracking was carefully investigated in terms of the size of the crack and gap distance between cracks depending on the number of elements and boundary condition at the punch interface. The critical damage values for the Cockcroft-Latham fracture criterion were also calculated based on the tensile instability and fracture conditions to investigate their effect on possible cracking. Finally, a processing map based on the Cockcroft-Latham fracture criterion for preventing chevron cracking in the cold extrusion of commercially available steel alloy was developed by considering processing parameters such as reduction in area and semicone angle. According to this investigation, the developed element deletion method with the Cockcroft-Latham fracture criterion was reasonably accurate for carrying out chevron cracking analyses in the cold extrusion with proper selection of a critical damage value.     

HAZ hydrogen cracking of 9Cr-0.5 Mo-1.7W steels

Advanced creep-resistant steels have been developed to meet the demanding requirements of fossil power plants that strive to improve the generation efficiency by enhancing the steam temperature and pressure. These are ferritic steels with nominal chromium content ranging from 2% to 12% with significant addition of tungsten besides Nb, V, and N in small level. One of the candidate materials is 9Cr-0.5Mo-1.7W steel, developed for steam circuit components of tubes, and pipes of power plants for an operating temperature of 600°C. Hydrogen cracking is a major issue in welding of this steel, due to solid-state metallurgical transformations that lead to untempered martensite in the HAZ of weld joint. The hydrogen cracking does not occur below a threshold stress level called critical cracking stress. The critical stress for cracking in this steel was determined by carrying out implant weldability tests using shielded metal arc welding process for various levels of diffusible hydrogen in the weld metal and an empirical model relating levels of diffusible hydrogen and time taken for cooling from 800°C to 500°C to the critical stress has been developed. Results of current study also showed that residual diffusible hydrogen plays a major role in deciding hydrogen cracking than the initial diffusible hydrogen in the weld metal.