管线钢抗氢致裂纹（HIC）性能影响因素浅析

通过工业生产中X60/X65管线钢的抗HIC性能试验,分析了非金属夹杂物、显微组织等对管线钢抗HIC性能的影响,并对出现裂纹的断面进行了扫描电镜分析,结果表明,MnS夹杂物和带状组织是影响抗HIC性能的主要因素。     

450 MPa级海底管线钢HIC试验裂纹分析研究

H₂S腐蚀问题在油气输送过程中十分重要，其破坏性和危害性极大，严重影响了油气输送管道的寿命，制约了油气输送管道材料的发展，因此抗H₂S腐蚀管道用钢成为其中一种发展趋势。本文采用经济型成分设计，开发出450 MPa级耐酸性海底管线钢，但HIC试验出现轻微的氢致裂纹。通过金相显微镜、扫描电镜、EDS等手段，分别对试验钢在HIC试验中产生裂纹的原因，从组织、杂物、元素偏析、硬度等方面进行分析研究，找出HIC试验出现裂纹的原因，来提高450 MPa级海底管线钢的耐HIC性能。研究结果表明：HIC试验中出现的裂纹不是由钢中异常夹杂物造成的，而是由于钢中的Mn偏析产生了硬相的微观组织引起的。     

耐腐蚀管线钢X52MS氢致裂纹影响因素分析

对河钢邯钢生产的耐腐蚀管线钢X52MS抗HIC性能不合的原因进行了分析,确定了成分中心偏析、带状组织和大尺寸非金属夹杂物是抗HIC性能的主要影响因素,通过采取优化易偏析元素含量、调整冶炼工艺以及微调连铸工艺参数等措施,X52MS钢的抗HIC性能得到明显改善。     

高强度管线钢的抗氢致裂纹性能

 耐蚀性是影响管道可靠性的重要因素,其中氢致裂纹是管道的失效形式之一。笔者依据NACE TM0284 96 HIC试验标准,对不同组份、不同成形工艺的管线钢的抗氢致裂纹性能进行了测试,研究了珠光体组织偏析带及C、Mn、S元素对管线钢氢致裂纹性能的影响。结果表明：随珠光体偏析带组织的产生,管线钢抗氢致裂纹性能下降;碳含量增加,将增强氢致裂纹敏感性;同时,Mn、S易造成低温组织、夹杂物和聚合物的偏析,将导致管线钢氢致裂纹敏感性的增强。     

微合金化设计耐高温、高H2S分压的HP-13Cr-Cu不锈钢

为了提高不锈钢在高温、高H₂S分压油气开采环境下的耐蚀性能，通过“溶解-电离-沉积”热-动力学一体化模型明确了微/低合金元素对不锈钢耐蚀性能的影响规律，实现了对不锈钢耐蚀性能的初步调控。通过添加质量分数为1%的铜元素对HP-13Cr不锈钢的抗H₂S腐蚀性能进行调控，制备了HP-13Cr-Cu不锈钢。模型计算结果表明，HP-13Cr-Cu不锈钢在H₂S腐蚀过程中，铜元素先在不锈钢表面富集，随后进行溶解产生较高摩尔浓度的Cu²⁺,CuS因其溶度积常数较小，所以在腐蚀产物沉积过程中优先沉积，且作为Cr₂O₃的异质形核位点促进Cr₂O₃形核，Cr₂O₃又作为二级异质形核位点进一步提高其他腐蚀产物的形核率，从而使HP-13Cr-Cu在H₂S环境下形成的腐蚀产物致密度更高、保护能力更强。H₂S腐蚀试验结果表明，与HP-13Cr相比，HP-...     

稀土处理无取向电工钢中非金属夹杂物的演变

使用自动扫描电镜分析了镧铈混合稀土处理无取向电工钢生产全流程钢中夹杂物的形貌、数量和尺寸,采用ICP-MS测量了各个阶段钢中的总镧（TLa）和总铈（TCe）的含量。通过分析可知,在加入稀土前,钢中的氧化物夹杂主要为镁铝尖晶石;加入稀土后,钢中的夹杂物被改性为（RE）₂O₂S、（RE）AlO₃以及它们的复合夹杂物,此外还有少量的（RE）S。随着钢中TLa质量分数从1×10^-6增加到10×10^-6, TCe质量分数从5×10^-6增加到18×10^-6,夹杂物的改性规律为：Al₂O₃·MgO→（RE）AlO₃→（RE）₂O₂S、（RE）AlO₃双相夹杂物→（RE）₂O₂S→（RE）S。随着冶炼过程中钢中稀土含量的减少,（RE）₂O₂     

管线钢中夹杂物的影响

<正>在大多数情况下,HIC都起源于夹杂物,钢中的塑性夹杂物和脆性夹杂物是产生HIC的主要根源。分析表明,HIC端口表面有延伸的Mn S和Al2O3点链状夹杂,而SSC的形成与HIC的形成密切相关。因此,为了提高抗HIC和抗SSC能力,必须尽量减少钢中的夹杂物,精确控制夹杂物的形态。钙处理可以很好地控制钢中夹杂物的形态,从而改善管线钢的抗HIC和SSC能力。当钢中     

管线钢裂纹萌生及其扩展的研究

采用硫化氢腐蚀试验、金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察及EDS分析研究了非金属夹杂物和微观组织对X65管线钢氢致裂纹(HIC)萌生和扩展的影响.研究表明:晶界、相界、脆硬的非金属夹杂物是钢中的氢陷阱.夹杂物的尺寸、形态及类型影响管线钢的HIC敏感性.HIC不易在小尺寸球形夹杂物上萌生,而长条和具有尖角的非金属夹杂物使钢具有高HIC敏感性,Ca处理能使夹杂形态趋于分散的球形,降低钢的HIC敏感性;HIC裂纹易在脆硬的富Si夹杂物处萌生和扩展.与铁素体组织相比,HIC更易在脆硬的贝氏体组织中扩展,HIC可沿着晶界或穿过晶界扩展.     

抗硫化氢腐蚀容器钢Q345R(R-HIC)的生产实践

讲述了邯钢抗硫化氢腐蚀容器板Q345R(R-HIC)的生产实践。详细介绍影响抗硫化氢腐蚀性能的主要因素,制定相应的工艺方案。重点控制钢中有害元素磷和硫的含量,使w［P］≤0.012%,w［S］≤0.002%;有效控制非金属夹杂物,尤其是控制A类和C类夹杂物的含量在最低水平;同时维护铸机设备,保证铸坯内部质量。试制产品各项性能满足标准GB 713—2008要求,并且此钢种的抗氢诱导裂纹(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验性能也完全满足GB/T 8650—2006和GB/T 4157—2006标准要求。     

夹杂物对管线钢氢致裂纹的影响

<正>管线钢经铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧工艺制备,上述工艺过程影响夹杂物的数量、形态、尺寸及分布,进而影响管线钢的HIC敏感性。非金属夹杂物的数量越多,钢的HIC敏感性越大,发生HIC所需H浓度的门槛值越小。裂纹在链状氧化铝B类夹杂物间扩展,极易连接成为长条裂纹。D类夹杂分布较无规则,虽在夹杂物处形成微裂纹,但微裂纹间不易相互连接,难于形成长裂纹。如H原子在钢表面的夹杂物和微孔     

硫化氢质量浓度和温度对碳钢在NACE溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学实验方法以及扫描电镜和能谱等表面分析技术对20#碳钢在不同H₂S质量浓度(0,95.61,103.22,224.16 mg·L-1)、不同温度(25,35,45℃)下的NACE溶液(含CO₂)中腐蚀行为进行了研究,同时对该环境下腐蚀产物的形成机制进行了探讨.发现在含有CO₂的NACE溶液中,加入少量H₂S,能加剧碳钢腐蚀,加速阳极铁的溶解和阴极氢气的析出.随着H₂S质量浓度的增加,腐蚀电流密度增大,碳钢腐蚀加剧.温度升高,腐蚀极化电阻变小,腐蚀也会加剧.腐蚀试样外层絮状腐蚀产物主要是铁碳化物,接近基体表面的腐蚀产物主要是铁硫化物.      

稀土元素铈对钢中非金属夹杂物改性和腐蚀影响的第一性原理研究

通过原位腐蚀观察和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从微观角度研究了稀土元素铈（Ce）对J5不锈钢中夹杂物的改性和夹杂物诱导腐蚀的机理。采用扫描电子显微镜与能谱分析了稀土元素Ce改性夹杂物的过程中夹杂物成分和类型的变化,观察到的代表夹杂物为CeAlO₃?Ce₂O₂S、Ce₂O₃?Ce₂O₂S、MnS等。根据形成能计算,经稀土元素Ce处理后,生成了稳定的Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃夹杂物。通过表面能判断了晶面的稳定性,Fe(100)-2面的表面能经收敛测得为2.4374 J·m?2,该晶面的功函数为4.7352 eV。通过对比夹杂物与钢基体的功函数与计算电势差,分析了不同含Ce夹杂物诱导点蚀的趋势,探讨了不同原子位置、原子数量和不同slab模型对功函数的影响。研究表明,与Fe (100)-2面的电子功函数相比,MnS以及改性后3种夹杂物CeS、Ce₂O₃和Ce₂O₂S电势差大多小于0,CeAlO₃的电势差在0 eV左右。夹杂物不同晶面对功函数影响很大,O、S等非金属原子数量多的晶面功函数平均值较高,添加稀土元素Ce可以有效降低晶面功函数。5种夹杂物和钢基体的平均功函数大小顺序为CeAlO₃>Fe>MnS>CeS>Ce₂O₂S>Ce₂O₃。结合不锈钢中复合夹杂物的实验结果可知,Ce₂O₃诱导点蚀发生的概率最高,CeAlO₃可以有效提高钢的耐腐蚀能。      

酸性环境用油气专用无缝钢管的研发现状

采用抗H₂S应力腐蚀开裂无缝钢管是酸性油气田开发的关键之一。国内外主要钢管企业对酸性油气田专用无缝钢管进行了研究和开发。本文重点介绍了宝钢、天津钢管、衡阳华菱、新日铁住金、JFE等企业酸性环境用油气田专用无缝钢管的品种规格、钢种成分和性能的研发现状。     

高强度油井管用钢专利技术的现状及发展趋势

概述了近年来对于高强度油井管用钢专利技术的重点研发领域-耐高温(≤650℃)、耐腐蚀(H₂S、CO₂、Cl^-介质)、抗挤毁(屈服强度380～1241 MPa)等关键技术的研究,介绍了最新高强度油井管用钢的研究和发展特点,生产典型高强度油井管用钢的关键技术。当前油井管用钢的开发趋势为通过低C、高合金和调质处理工艺生产具有耐高温、耐腐蚀、抗挤毁等复合特性的高强度焊管和无缝管。     

L80钢在高气速湿气环境中冲蚀-腐蚀行为的环路实验

利用高温高压湿气环路研究了L80钢在高气相流速湿气环境中的腐蚀-冲蚀行为.利用腐蚀失重法测试了L80挂片在气速30 m·s-1,含水率0.0007%,CO₂分压0.5 MPa及55℃的工况下,分别在不同的腐蚀周期下的腐蚀速率.利用激光共聚焦显微镜对试样表面形貌进行了观察,利用扫描电子显微镜对腐蚀产物形貌进行观察,利用X射线衍射及能谱仪对腐蚀产物组成进行了分析.结果表明,L80钢在高气相流速湿气环境下腐蚀失重严重,腐蚀后试样表面出现大量的微小蚀坑,随着实验周期的延长蚀坑会不断长大.该工况下产生的腐蚀产物主要成分为Fe₃C和FeCO₃.      

Y-S-O三维稳定相图及夹杂物形成机理

基于Fe-Y-S-O体系热力学数据,采用Matlab软件绘制了1 873 K温度下Y-S-O三维稳定相图,该相图可直观地反映元素变化规律和夹杂物析出顺序。结果表明,Fe-Y-S-O体系中含钇夹杂物主要包括Y₂O₃、Y₂O₂S、YS和Y₂S₃。常规炼钢工艺下Y₂S₃夹杂物较难形成,通常含钇夹杂物以Y₂O₃、Y₂O₂S和YS为主;当硫质量分数大于0.07%时,Y₂S₃夹杂物才能生成。稀土钇加入钢液后,首先形成Y₂O₃夹杂物,而后与硫反应生成Y₂O₂S夹杂物,最后形成YS夹杂物,随着氧质量分数的降低,含钇夹杂物转变路径为Y₂O₃→Y₂O₂S→YS。由于基础热力学数据对Y-S-O体系稳定相图影响较大,目前报道的稀土钇在钢中热力学数据的可靠性仍需探讨,一次和二次相互作用系数亟需补充和完善。     

非API 13Cr系马氏体不锈钢油套管的发展现状

API(美国石油协会)13Cr油套管具有良好的耐CO₂腐蚀性,但随新油田的开发,要求油套管具有优良的抗H₂S、CO₂高温耐蚀性。文中分析了国内外非API 13Cr马氏体不锈钢油套管(Cr13-Ni5-Mo,Cr13-Ni5-Mo2,Cr15-Ni6-Mo2-Cu等)的发展现状,叙述了相关生产厂家油套管的化学成分、力学性能和耐蚀性。     

铈对S32550双相不锈钢微观组织及冲击性能的影响

 双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体不锈钢的优良性能,多用于船舶、化工、核反应等领域。为了进一步提高S32550双相不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能,采用真空感应炉成功冶炼了S32550双相不锈钢,并研究了有无添加稀土铈对其锻造、轧制后的微观组织、夹杂物形貌及冲击性能的影响。结果表明,添加稀土铈可以细化组织晶粒,使形状分布不均匀的铁素体组织与奥氏体组织均匀化;改善夹杂物形貌分布大小,对有害夹杂MnS进行改质,降低硫含量,使多余硫元素与铈反应形成Ce₂O₂S、Ce₂S₂夹杂弥散分布在钢中;另外,添加稀土铈可以提高S32550双相不锈钢在室温和低温(-40、-20 ℃)下的冲击韧性,在低温下可出现韧窝带,降低冷脆效应对钢材的危害。     

锌阳极的微观组织和腐蚀失效分析

通过分析失效锌阳极表面形成的约1 mm厚度的腐蚀产物层发现,腐蚀产物与基体结合牢固、不导电是导致阳极无法发挥保护作用的直接原因。锌阳极表面的腐蚀产物具有明显的分层结构,腐蚀产物形貌以片状产物居多,也有球状产物,片状产物主要为Zn₁₂（SO₄）₃Cl₃（OH）₅·5H₂O和Zn₄SO₄（OH）₆·5H₂O,球状产物主要为Zn₅（OH）₈Cl₂·H₂O;锌块中Pb、Cu、Fe含量（质量分数）略微超标,造成锌保护效率下降。当牺牲阳极受到杂散电流干扰,其表面会被快速极化呈钝化状态,以0.1mA·cm-2恒电流极化10 h,锌表面即发生严重钝化,失去其牺牲保护的作用。     

铝对稀土耐热钢中非金属夹杂物的影响

稀土能够显著提升钢材的性能,是高品质钢中常见的合金元素之一.然而,由于稀土与O、S等杂质元素之间存在极强的亲和力,加入钢中后形成的高熔点、大尺寸夹杂物对浇铸工艺的顺行及产品质量均有严重危害.为了探讨不同铝含量对稀土耐热钢中非金属夹杂物类型及尺寸分布的影响,在利用优化的热力学模型进行模拟计算的基础上,设计并开展了高温试验...