不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H₂S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理，对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明，X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成，M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成，焊缝和粗晶热影响区的硬度较高，韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制，但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大，试样的腐蚀疲劳寿命显著降低，裂纹扩展的速率也越快.此外，二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展，裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象，这两类组织有着良好的抗氢脆能力.     

焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头应力腐蚀性能

用镍基合金Arc625焊材,采用钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG)方法焊接X65管线钢. 针对该类焊接接头,通过显微组织观察、电化学测试、氢渗透试验、四点弯曲以及能谱分析研究其H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking, SSCC)行为. 结果表明,该类焊接接头熔合线处有硬脆碳化物聚集,焊缝与热影响区间电化学腐蚀性能差异较大,焊缝的自腐蚀电流密度比热影响区小一个数量级,该类焊接接头整体抗氢渗透能力较强,SSCC试验后试样在熔合线处出现了裂纹,该裂纹由阳极溶解和氢渗透的双重作用所致. 熔合线处 C元素的聚集和Ni,Cr元素的偏析对焊接接头SSCC性能影响较大.     

Reel铺设弯曲过程对X65海管焊接接头耐H_2S应力腐蚀性能的影响

利用自主设计的弯管试验机对准101.6 mm的X65级焊接管线钢进行了Reel铺设弯曲模拟试验,并采用四点弯曲试验方法,评价了Reel铺设弯曲过程对X65海管环焊缝接头的耐H2S应力腐蚀性能的影响。通过试验后对环焊缝接头进行宏观观察和微观组织分析,结果表明, Reel铺设模拟弯曲试验前后的X65级管线钢的GTAW焊接接头均未出现裂纹,且无微观组织缺陷,具有较好的耐H2S应力腐蚀性能,弯曲过程对该管线钢焊接头耐H2S应力腐蚀性能无明显影响。     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC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,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

高速列车关键部件材料服役后焊接接头裂纹扩展性能研究

文中对服役480万km后高速列车关键结构部件SMA490BW钢焊接接头的残余应力水平、微观组织及各项基本力学性能与疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,服役前后的残余应力均为压应力,服役后的残余应力水平呈增大趋势,在测试区域大部分测点的应力分布在-100～-300 MPa之间;焊缝区的晶粒最大,母材的晶粒最小;焊缝区和热影响区的硬度均高于母材的,焊接接头抗拉强度为531 MPa,母材的抗拉强度为547 MPa;所有试样的弯曲试验结果均合格,试样未出现裂纹;疲劳裂纹扩展速率从大到小依次为焊缝、热影响区、母材,造成这种差异的原因是焊缝区晶粒较大,导致应力集中程度较大,因此抗疲劳裂纹扩展的能力越差,微观组织结构的差异是导致接头不同区域抗疲劳裂纹扩展能力不同的主要原因。     

X65管线钢焊接接头H2S应力腐蚀研究及其有限元数值分析

在X65管线钢H2S应力腐蚀试验的基础上，建立了三维弹塑性有限元模型．通过三维弹塑性有限元的数值分析，得到了裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征．通过对X65管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响其应力腐蚀影响因素提供了实验依据．并根据楔形张开加载恒位移试样得出了X65管线钢焊接接头的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率，其应力腐蚀试验结果在有限元数值分析中得到了验证。     

16Mn钢埋弧焊接头疲劳裂纹扩展速率的研究

对16Mn钢双面埋弧焊CT试样的焊缝、热影响区、母材及垂直焊缝方向的疲劳裂纹扩展速率进行了研究。结果表明,焊接接头的不同部位疲劳裂纹扩展速率不同,平均应力、焊接残余应力、金相组织对疲劳裂纹的扩展速率都有一定的影响。     

H2S浓度对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率试验研究了H2S对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响，揭示了国产X70管线钢及其焊接接头在含H2S腐蚀介质中的应力腐蚀敏感性随H2S浓度的增加而增加。焊接接头抗硫化氢应力腐蚀性能较母材低；H2S对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能有着重要的影响。     

960高强度钢激光焊接接头的组织和腐蚀性能

针对960高强度钢激光焊接接头腐蚀性能开展分析,利用扫描电镜和光学电镜分析接头微观组织;利用动电位极化技术研究接头不同区域在模拟海水中的腐蚀行为;并通过恒载荷加载装置研究接头在模拟海水中的应力腐蚀行为.结果表明,960高强度钢腐蚀规律为均匀腐蚀到点蚀再到均匀腐蚀.电化学测试结果3个区域的腐蚀速率从大到小为焊缝,热影响区,母材,且随着腐蚀的继续进行腐蚀速率减慢.热影响区粗晶区成为接头的薄弱环节,拉伸试样均断裂在热影响区.应力腐蚀使拉伸试样抗拉强度降低12%,断裂形式由韧性断裂变为准解理断裂.     

焊后热处理对S30408/Q345R不锈钢复合板耐蚀性能的影响

研究了焊后热处理对S30408/Q345R不锈钢复合板焊接接头的显微组织、耐晶间腐蚀性能、抗应力腐蚀性能的影响。结果表明,经580℃×2 h焊后热处理后,焊接接头过渡层焊缝与基层焊缝熔合线附近出现了合金元素扩散,脱碳层范围减小;焊后热处理后,焊接接头的耐晶间腐蚀性能下降,腐蚀裂纹位于焊缝熔合线附近;焊接接头的抗应力腐蚀性能受焊后热处理影响不大,慢应变速率拉伸断裂接头未发现二次断裂,S30408不锈钢覆层应力腐蚀破裂敏感性比值低,应力腐蚀敏感性小。     

Study on H2S stress corrosion test of welded joint for X65pipeline steel and numerical analysis

The susceptibility of welded joint for the X65 pipeline steel to H2S stress corrosion cracking (SCC) is investigated.SCC tests on the steel are carded out in the environment based on NACE TM-O1-77 solution with saturated gaseous H2S. The threshold stress intensity factor and crack propagation velocity are calculated according to wedge-opening loading (WOL)specimens. The three-dimensional elastic-plastic finite element analysis of WOL specimens is pesformed by using the FEM programming package ANSYS. Stress field and concentration of hydrogen distribution property ahead of the crack tip are obtained. This paper surveyed the microstructure of welded joint and studied on the mechanical properties of X65 pipeline steel.It provides experimental basis for studying stress corrosion. The results of numerical analysis are consistent with conclusions of stress corrosion test.     

X80管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为研究

目的研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生行为。方法采用电化学实验和浸泡实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀行为,采用慢应变速率拉伸实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位和外加电位下的应力腐蚀裂纹萌生行为。结果 X80管线钢在近中性p H溶液中的极化曲线只有活化区,没有钝化区,其自腐蚀电位约为-750 m V,浸泡195天后,试样表面没有氧化膜出现,但是观察到点蚀坑。在自腐蚀电位下,X80管线钢试验表面有大量的应力腐蚀裂纹;在-500 m V阳极外加电位下,X80管线钢试验表面几乎没有观察到应力腐蚀裂纹;在-850 m V阴极外加电位下,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹很少,但是随着外加阴极电位负移到-1300 m V时,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹增多。结论 X80管线钢在近中性p H溶液中发生均匀腐蚀,但是夹杂物剥落能在X80管线钢表面形成点蚀坑。在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位下,X80管线钢应力腐蚀裂纹萌生敏感性最强;外加阴极电位抑制应力腐蚀裂纹萌生,但是随着外加阴极电位的负移,应力腐蚀裂纹萌生敏感性增强;外加阳极电位下,由于均匀腐蚀的作用,应力腐蚀裂纹萌生敏感性较弱。     

CNG气瓶在不同H2S浓度中的临界裂纹尺寸

对3种不同的压缩天然气气瓶用钢4130X、30CrMo材料,在两种H2S环境溶液(高浓度2000×10-6和中等浓度200×10-6)中,采用改进型WOL试样,在测定材料室温K1C的基础上,用螺栓加载法,对22个试样测定了H2S环境下(室温)的临界应力强度因子KISCC.由此确定了不同材料在不同环境溶液中的临界裂纹尺寸,得到了气瓶工作压力及等效应力与临界裂纹尺寸的关系曲线.结果表明:几种材料的K1C值均较高,正常环境中都表现了良好的断裂韧性,但在H2S环境中,KISCC仅为K1C值的20%~40%.对于同样的4130X气瓶用钢,不同的供货来源,其KISCC值相差约30%,临界裂纹尺寸相差约80%.     

16MnR钢在含H2S介质中的慢应变速率腐蚀试验研究

通过慢应变速率法(SSRT)应力腐蚀试验,研究了16MnR钢的H2S应力腐蚀敏感性,修正了计算应力腐蚀敏感性指数的方程.结果表明,水溶液中pH值对16MnR钢的应力腐蚀影响较大,16MnR钢的应力腐蚀敏感性H2S浓度应该根据pH值确定.     

激光冲击对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀断口的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了改性处理,通过慢应变速率法（SSRT）研究了其在NACE（national association of corrosion engineers）标准饱和H2S溶液中应力腐蚀的敏感性,并对其断口进行SEM观察,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂（SCC...     

不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为

目的探究不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为。方法研究三种不同状态310S奥氏体不锈钢在湿H2S环境中的应力腐蚀行为和电化学测试,并探究影响310S应力腐蚀开裂的因素及其机理。结果经过冷变形处理后,310S奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能有所提升,而900℃时效处理会使310S钢材更易遭受应力腐蚀的影响。此外,施加载荷会使材料的耐蚀性变差。在SSRT实验中,固溶处理后的试样应力腐蚀敏感性为88.1%,时效处理后则升高至91.5%,冷轧后则降低至85.3%。另外还观察到,裂纹通常起源于试样表面局部腐蚀处。通过准原位充氢-TEM实验发现,氢原子扩散进基体后,会促进位错运动,导致位错更易发生塞积,从而引发应力集中。结论冷轧态310S具有最好的耐蚀性能,其次为固溶态,时效态310S的耐蚀性能最低。在湿H2S环境下,冷轧态310S的应力腐蚀敏感性最低,时效处理则会提高试样的应力腐蚀敏感性。H原子进入到310S内部会促进位错的运动、增殖与塞积,导致应力集中,从而降低局部的耐蚀性能。     

脱硫装置碳钢腐蚀缓蚀剂研发

为了减缓或抑制脱硫装置中碳钢的H2S应力腐蚀开裂,通过挂片试验和极化曲线测试筛选出了N-甲基二乙醇胺(MDEA)、单油咪唑啉两种缓蚀剂,对减缓腐蚀和抑制氢鼓泡的效果都很好。还通过恒应变速率拉伸试验分别对它们在饱和H2S水溶液中的缓蚀效果进行定量评价,结果表明,这两种缓蚀剂的加入,都能够很大程度地降低碳钢应力腐蚀的敏感性。     

H2S/CO2共存环境中施加应力与介质流动对碳钢腐蚀行为的影响

采用带有磁力驱动轴的高温高压腐蚀测试釜,通过失重法研究了施加应力与介质流动对20#钢和L245NS钢在H2S/CO2共存环境中腐蚀行为的影响。采用SEM和XRD表征手段分析了浸泡腐蚀后四点弯曲试样表面的微观形貌及腐蚀产物的组成。结果表明:在H2S/CO2共存环境中的各实验条件下,20#钢的平均腐蚀速率均高于L245NS钢的。当施加应力和液态介质流动时,两种材料的腐蚀速率均增大;应力对腐蚀速率的影响更显著。推测腐蚀机理为:H2S在腐蚀过程中起主导作用,生成了具有保护性的FeS腐蚀产物膜。应力会导致腐蚀产物膜存在大量微观通道,促进了腐蚀过程的进行;流体流动加速了金属溶解和腐蚀性物质的扩散,表现出最大的腐蚀速率。