管线钢在含H2S的NaCl溶液中氢渗透行为的研究

通过电化学渗氢技术研究了施加不同阴极电位条件下含不同H2S浓度的3.5%NaCl溶液中X70管线钢的氢渗透行为.结果表明,稳态渗氢电流P∞随H2S浓度的增大而逐渐增大,但一定时间内,渗透过试样的氢原子摩尔数并不随之单调增加;氢原子的渗透受到阴极电位的控制,阴极电位越负,渗氢电流越大;在一定电位范围内,稳态渗氢电流P∞和一定时间内渗透过试样的氢原子摩尔数N与阴极电位呈线性关系.扩散系数与试验条件无关.     

管线钢氢渗透行为的研究进展

天然气管道掺氢输送是现阶段氢能输送最为经济有效的方式之一,但必须重视管材与氢的相容性问题。天然气中掺入氢气后,氢通过吸附、扩散等过程进入金属管材内部,部分被氢陷阱捕获,部分在晶格间扩散。进入金属管材内部的氢是影响管线钢服役性能的关键,因此,研究管线钢氢渗透行为具有十分重要的意义。本文从管线钢的氢渗透研究方法以及影响因素等方面综述了管线钢氢渗透行为的研究进展。     

氢在X90管线钢中的扩散特性

利用电化学渗透技术对X90高强度管线钢在0.5mol/L H_2SO_4中的氢渗透特性进行了研究。获得了不同充氢电流密度、溶液温度和试样厚度条件下X90管线钢的氢扩散规律。结果表明:随着电流密度和试样厚度增大,氢在X90管线钢中的有效扩散系数均逐渐增大,而氢含量则逐渐减小;随充氢溶液温度的升高,有效扩散系数也逐渐增大;并分别获得了有效扩散系数和氢含量与试样厚度的拟合关系式。     

电化学充氢条件下X70管线钢及其焊缝的氢致开裂行为

采用电化学充氢的方法研究了X70管线钢在不同浓度硫酸溶液中的氢致开裂(HIC)行为．结果表明,增大充氢电流密度、延长充氢时间以及降低充氢溶液的pH值能够促进氢进入X70钢基体．微观观察表明,X70钢中的非金属夹杂物如氮化物和氧化物等对其氢致开裂行为有不同的影响,氮化物夹杂并不是充氢裂纹的必然形核位置,而Mg,Al,Ca等的氧化物是更为有害的氢致裂纹源．通过氢渗透实验测得室温下氢在X70钢中的有效扩散系数为3．34×10-9cm2／s．对XT0管线钢基体及焊缝试样电化学预充氢后拉伸,焊缝试样的拉伸塑性较差,各项塑性指标在充氢前、后均低于X70钢基体材料．     

分析氢渗透曲线的新方法

本文根据电化学测定和数学分析结果,提出一种分析氢渗透曲线的新方法——拐点切线法。该方法的特点是:无需达到稳态渗透、对实验条件不敏感、对纯铁和不容易达到稳态渗透的高强钢等普遍适用,以及数学处理简明等。用拐点切线法导出了氧渗透曲线的拐点切线方程、氢扩散系数和固溶氢浓度的简明计算式。     

氢在钢中低温扩散系数

在293K～328K的温度范围内,用Devanathan-Stachurski电池装置测定了氢在A3、08F、16MnR和20G钢中的氢渗透曲线,求得氢扩散系数与温度之间的阿仑尼乌斯方程,为监测钢在使用中氢的积累提供基本参数.      

X70管线钢电化学充氢后的力学行为研究

应用拉伸试验和慢拉伸试验，研究X70管线钢电化学充氢后材料拉伸性能的变化．结果表明：电化学充氢对X70管线钢的强度没有显著的影响，主要降低了材料的塑性，从而降低了材料的断裂延性和断裂强度．在静态电化学充氢条件下，材料的塑性随充氢时间的增加，依次降低．在慢拉伸条件下，动态电化学充氢显著降低材料的塑性．断口分析表明：静态电化学充氢后的断口以韧窝为主要特征，但韧窝直径变小；慢拉伸的动态电化学充氢断口出现准解理断裂．     

电化学充氢对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用电化学技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜(SEM)对电化学充氢后的X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为进行了研究。结果表明：X80管线钢静态充氢后在鹰潭土壤模拟溶液中具有较高的应力腐蚀(SCC)敏感性,其断口模式为穿晶断裂;随着电化学充氢时间的延长,氢致塑性损失不断增加,拉伸断口由韧窝状韧性断口向脆性解理断口发展,SCC敏感性增大;电化学充氢促进了点蚀坑的萌生,点蚀坑和第二相夹杂是SCC裂纹萌生的重要原因。     

热处理对TMCP X80钢焊接接头的氢渗透行为研究

主要针对焊后回火热处理对TMCP的X80管线钢焊接接头的氢渗透行为影响进行了研究.得到的主要结果如下:母材显微组织为针状铁素体、珠光体和少量的粒状贝氏体,其具有最大的氢扩散率和最低的阴极侧氢浓度与氢陷阱密度.焊缝组织为粗大的铁素体,其具有较低的氢扩散率和最高的阴极侧氢浓度与氢陷阱密度.经过回火热处理的接头与未经热处理的接头相比,其氢扩散率增大,阴极侧氢浓度与氢陷阱密度减小.     

X80管线钢氢致开裂研究

通过电化学充氢法研究了X80管线钢氢致裂纹(HIC)的种类及开裂特征,探讨了氢致开裂规律,对X80管线钢的氢致开裂影响因素进行了分析.结果表明:随充氢时间的延长和电流密度的增大,氢鼓泡的密度逐渐增大,体积先增大后趋于稳定;形成的氢致裂纹主要呈阶梯状,由直线型裂纹和“S型裂纹”组成,多以穿晶方式扩展,裂纹尖端沿着晶界萌生;X80管线钢中的带状组织是氢致裂纹萌生和扩展的聚集场所;非金属夹杂物是氢致裂纹萌生的裂纹源,其中较大尺寸的A1和Si的氧化物易于诱发“S型裂纹”形成,对管线钢抗氢致开裂的敏感性有很大影响.     

GH718合金氢渗透特性的研究

ＧＨ７１８合金氢渗透特性的研究徐坚，孙秀魁，刘清泉，陈文绣（中国科学院金属研究所，快速凝固非平衡合金国家重点实验室沈阳１１００１５）１前言ＧＨ７１８（ＩＮＣＯＮＥＬ７１８）合金广泛用作为涡轮叶片、氢燃发动机、核反应堆器壁等部件的材料．由于使用环境中氢...     

20g纯净钢中氢陷阱对氢扩散系数的作用

对理想晶体中的H扩散通量与充H时间的关系式进行修正,并用修正后的公式直接从实验数据中拟合H在材料中的扩散系数和穿透时间,结果表明,用理想晶体中H扩散通量随充H时间变化的修正关系式可以表征实际材料在电化学充H过程中的H原子扩散通量随充H时间变化的关系曲线,也可以用以研究实际材料中H陷阱对H原子扩散系数的作用.用修正后的公式对20g纯净钢电化学充H实验数据进行最小二乘法拟合,直接得到H原子在不同H陷阱状态20g纯净钢中的扩散系数和穿透时间.拟合结果显示:20g纯净钢中的不可逆H陷阱对H原子的扩散系数没有影响,只是延长了H原子的穿透时间,而可逆H陷阱则降低了H原子的扩散系数.     

氢在2.25Cr—1Mo耐热钢中的扩散规律

采用电化学渗氢的方法研究了加氢反应器简体2．25Cr－1Mo钢中氢的扩散现律试样的厚度低于1．6mm时，随着厚度的增加，扩散系数D值增大；当厚度大于1．6mm后，D值稳定不变实验测得温度与扩散系数的关系为此式可用于在运行状态下的加氢反应器器壁中氢渗透原子氢浓度分布的计算     

HYDROGEN PERMEATION AND DIFFUSION IN ALLOY INCOLOY 903

Permeability and diffusivity of hydrogen in Fe-Ni-Co based superalloy lncoloy 903 weremeasured over the temperature range of 220 to 420℃ using a gaseous permeation technique.The effect of strengthening phase γ' precipitated after being aged on the hydrogenpermeation and diffusion was investigated.It was indicated that the permeability anddiffusivity of hydrogen in the alloy hardly depend on heat treatment condition and are not af-fected by γ' phase precipitated after being aged.The relationships between the permeabilityand diffusivity of hydrogen and the temperature can be respectively expressed asΦ=9.36×10~(-5)exp[-54.20(kJ/mol)/RT]mol/m·s·MPa~(1/2)andD=4.24×10~(-7)exp[-49.07(kJ/mol)/RT]m~2/s.     

Incoloy903合金氢渗透与扩散的研究

本工作采用气相氢渗透技术,测定了220—420℃温度范围内,Fe-Ni-Co基超合金Incoloy 903的氢渗透率和扩散系数,讨论了该合金时效处理后强化相γ′对氢渗透和扩散特性的影响。结果表明:该合金的氢透率和扩散系数几乎与热处理状态无关,不受时效析出的γ′沉淀相的影响。氢渗透率和扩散系数与温度的关系可分别表示为φ=9.36×10~(-5)exp[-54.20(kJ/mol)/RT]mol/m·s·MPa~(1/2), D=4.24×10~(-7)exp[-49.07(kJ/mol)/RT]m~2/s。     

海洋结构用钢在海泥中的氢渗透行为

采用改进的Devnathan-Stachurski双电解池技术研究了管线钢API X56在海泥中的氢渗透行为.研究表明,海泥中SRB的一个生长周期可分为4个生长阶段:快速生长阶段,平稳生长阶段,衰亡阶段和残余阶段.在一个生长周期内自腐蚀电位下氢渗透电流密度曲线和SRB在海泥中的生长曲线相对应,活性SRB能够促进X56钢在海泥中的氢渗透;在阴极极化条件下,海泥中的SRB对氢渗透的促进作用显著.     

碳钢在含硫化氢及高压二氧化碳饱和的NaC1溶液中的腐蚀行为

利用自制的高温、高压腐蚀试验及电化学测试装置,通过失重法、电化学极化曲线法及电子探针微观分析等方法,研究了温度、硫化氢浓度对碳钢在高压二氧化碳饱和的３％ＮａＣ１溶液中腐蚀的影响．结果表明：较低温度（８０℃）下,升高温度及增大硫化氢浓度均加速腐蚀反应的阴、阳极过程,失重腐蚀速率增大;高浓度的硫化氢抑制了腐蚀反应的阴极过程;１２０℃时碳钢ＣＯ２腐蚀产物膜对金属基体起很好的保护作用,失重腐蚀速率减小了３－４倍,随硫化氢浓度的增大,失重腐蚀速率缓慢增长,腐蚀产物ＦｅＣＯ３膜逐渐转变为以硫铁化合物为主的腐蚀产物膜．