研究电化学充氢过程中X70钢氢吸收的新方法

提出了一种测定管道钢阴极充氢或阴极保护过程中氢吸收的新方法.将阴极预充氢试样在稀NaOH溶液中恒电位阳极极化,测量了试样中吸收氢的脱附(氧化)电流随时间的变化曲线.利用该曲线分析吸收氢的量,并建立其与预充氢电流密度、充氢时间及充氢溶液pH间的关系,探索用于评价X70管道钢对阴极充氢敏感性的指标.结果表明,在双对数坐标中试样中的氢浓度分别是预充氢电流密度和时间的单增函数.降低充氢溶液pH可大大提高X70钢的氢吸收量.     

纯铁中的氢扩散系数影响因素研究

采用电化学渗透双电解池试验方法测定了不同条件下纯铁中的氢扩散系数。结果表明:材料状态、试样厚度、氢渗透次数影响纯铁氢扩散系数,原始态纯铁的氢扩散系数略高于三次淬火态试样的;随着试样厚度的增加,氢扩散系数逐渐变大;同一位置二次氢渗透的扩散系数高于一次渗透氢的扩散系数。     

LZ45CrV车轴钢氢扩散行为及氢鼓泡探究

为了探究LZ45Cr V车轴钢与氢的交互作用,采用Devanathan电化学充氢技术测量了LZ45Cr V车轴钢的氢扩散系数,通过偏振光显微镜观察了氢鼓泡特征,研究了组织结构对氢扩散行为的影响。结果表明:LZ45Cr V车轴钢25°C下的氢扩散系数为1.101×10~(-6)cm~2/s,其细化的金相组织以及较大铁素体中析出的VC粒子,大幅增加了钢中的氢陷阱数量,从而使得LZ45Cr V车轴钢具有较低的氢扩散系数和较高的产生氢鼓泡临界可扩散氢浓度。     

API X52管线钢在饱和硫化氢气田水溶液中的氢渗透与氢致开裂行为

天然气输送管道氢致开裂问题日益突出,而API X52管线钢在气田模拟水溶液中氢渗透和氢致开裂的研究较少。模拟了饱和硫化氢某气田水溶液,采用电化学和恒载荷拉伸试验方法,测定了API X52管线钢在不同充氢电流密度下的氢扩散系数、可扩散氢浓度(ω0)及管线钢氢致开裂临界可扩散氢浓度(ωHIC)。结果表明:API X52管线钢可扩散氢浓度(ω0)与充氢电流密度呈线性关系,即ω0=0.99+0.07J;其恒载荷下开裂临界可扩散氢浓度的对数值(lnωHIC)随拉应力(σ)呈线性下降,即σ=475-450lnωHIC。     

力学因素对钢中氢扩散行为的影响

采用阴极电解渗氢法和气相色谱测氢法研究了塑性变形和负载应力对氢在钢中的溶解和逸出的影响,认为:随塑性变形和负载应力的增加氢的溶解度和溶解时的扩散系数增大,溶解扩散激活能减小;氢逸出时的扩散系数减小逸出扩散激活能增大;电解渗入的氢有一部分不能扩散逸出,这部分残留下来的氢随溶解氢量的提高而增加;溶解扩散系数比逸出扩散系数大一个数量级。     

钢焊接接头中氢的溶入与扩散行为研究进展

综述了钢焊接接头中氢的溶入与扩散行为研究进展,介绍了钢焊接接头中氢的来源及氢的溶入模型,测定了氢在部分钢种中的扩散系数,初步确定了氢的扩散和逸出规律及主要影响因素、氢在焊接接头中的分布特征。     

冷加工对氢在纯 Ni 中渗透和扩散行为的影响

本工作采用超高真空气相氢渗透技术,在140—400℃温度范围内,测定了氢在纯 Ni(不同冷变形量)中的渗透率、扩散系数和溶解度常数,研究了冷加工对氢渗透和扩散行为的影响。结果指出,在实验温度范围内,氢在纯 Ni 中的渗透率和扩散系数均遵循 Arrhenius 方程,纯 Ni 的冷加工对氢渗透和扩散行为没有明显影响。     

充氢Cr-Mo钢变形过程的声发射特征

对电化学充氢后的2.25Cr-1Mo钢进行拉伸实验,并在实时拉伸过程中采集声发射信号。结果表明:充氢后2.25Cr-1Mo钢抗拉强度为536.30MPa,下降约57MPa;断面收缩率为43.62%,下降约7%。拉伸断口上出现由氢脆引起的"白点"特征与准解理断裂形貌。充氢后试样拉伸过程弹性阶段的声发射信号活动增强,而屈服阶段的声发射信号活动减弱,变形过程的声发射信号累积绝对能量值要比未充氢试样低约1个数量级。充氢试样拉伸产生的声发射信号比未充氢试样的信号幅值降低约0.33mV,频宽降低0.06MHz。通过对声发射信号的分析发现,充氢试样变形的微观机制为氢促进位错发射与运动,而交叉滑移受到抑制。     

氢在贮氢合金中的扩散

评述了吸氢电极充放电过程中氢在贮氢合金中的扩散行为、氢扩散的研究方法以及扩散系数的影响因素。     

显微组织对X80钢氢致裂纹敏感性和氢捕获效率的影响

对以针状铁素体为主的X80管线钢进行不同工艺的热处理,分别得到具有多边形铁素体组织或板条马氏体组织的试样。研究了显微组织对不同试样在饱和H_2S环境中的氢致裂纹(HIC)敏感性和氢渗透行为的影响。结果表明:具有不同显微组织的X80钢其HIC敏感性从大到小的排序为:1水淬处理的板条马氏体组织试样,2空冷处理的多边形铁素体组织试样,3原始针状铁素体组织试样;氢在材料中的捕获效率是影响材料HIC敏感性的主要因素之一,渗氢通量J_∞、氢扩散系数D_(eff)越低,氢捕获效率越高,管线钢的氢致裂纹敏感性越高。     

用电化学方法测定氢在GC-4钢中的扩散系数

研究高强度钢的氢脆问题迫切需要有一种灵敏有效的测氢方法。本研究提出了测定氢在GC-钢中浓度的电化学方法。本部分是测定氢在GC-钢中的扩散系数。山于氢在高强度钢中达不到稳态极限扩散,所以只能用各种非稳态法测其表观扩散系数。本文对比了“两点法”、“斜率法”和“穿透时间法”等三种非稳态计算方法,认为“穿透时间法”简便而重现性好,是较好的一种非稳态方法。用这种方法测定氢在GC-4钢中的表观扩散系数为4.10×10~(-7)cm~2/s。     

临氢系统典型材料的充氢和脱氢行为研究

为给加氢装置停工过程恒温脱氢操作提供一定技术指导,开展了7种典型材料的充氢和脱氢试验,测试了充氢前后材料力学性能的变化,观察了充氢前后材料的微观组织和断口形貌的变化,通过计算室温下材料的氢扩散系数及测量不同脱氢工艺下材料的氢含量来确定材料的氢渗透状态.同时,开展了不同温度下碳钢和不锈钢材料脱氢的计算机模拟,研究了碳钢和不锈钢放氢曲线随温度变化的规律.综合上述试验和计算机模拟,揭示了材料渗氢状况的危害性并验证了恒温脱氢的必要性.     

氢在钢中晶格间隙和氢陷阱之间的扩散模式

氢在晶格间隙和陷阱点的扩散包括：氢在晶格间隙之间的扩散,氢从晶格间隙扩散到陷阱点,氢从陷阱点逃逸到晶格间隙的过程。本文运用气体在金属中的扩散理论,分析了氢在钢中晶格间隙和氢陷阱之间的扩散模式,以及通过扩散在两者之间建立的平衡状态。氢陷阱中氢浓度随时间的变化率等于晶格间隙的氢扩散到陷阱点引起的氢浓度变化率减去陷阱点中氢逃逸到晶格间隙引起的氢浓度变化率,其数学关系式符合McNabb和Foster建立的氢陷阱模型。氢在晶格间隙和陷阱点之间的平衡,实质是氢在晶格间隙的化学势μL和氢在陷阱点的化学势μT之间达到局部平衡,氢在陷阱中的占据分数很低的情况下（θT《1）,氢的有效扩散系数Deff的表达式是与陷阱结合能EB有关的温度函数。     

JBK—75合金氢渗透的研究

本工作采用气相渗透技术,测定220—420℃温度范围内,JBK—75合金的氢渗透率和扩散系数,研究了 JBK—75合金中沉淀析出相γ′对氢渗透行为的影响。结果表明,740℃时效析出的γ′相对氢的扩散行为没有明显影响;在实验温度范围内,氢在 JBK—75合金中的渗透行为遵循Arrhenius 关系式,渗透率和扩散系数与温度的关系分别表示为Φ=4.36×10~(-4)exp[-62.10(kJ/mol)/RT]mol/(m·s·MPa~(1/2))D=3.01×10~(-7)exp[-48.52kJ/mol)/R7]m~2/s     

氢对Al和V在β纯Ti中扩散的影响

本文采用扩散偶实验方法研究了氢对 Al、V 合金元素在β纯 Ti 中扩散的影响。结果表明,氢可以提高 Al,V 的扩散系数,尤其使 Al 的的扩散系数提高一个数量级。氢的这一作用被认为是氢在 Ti 中的弱键效应所致。     

超高真空气相氢渗透装置的研制与应用

本文叙述了一种测量金属中氢渗透率、扩散系数和溶解度的装置,这是一套由不锈钢制做的并配有四极质谱仪的超高真空系统。此装置具有很高的测量灵敏度、准确度和稳定性。金属试样用双金丝圈密封于样品室内,这种密封方法比文献中已报导的其他密封方法更加方便和可靠。用此装置在60～450℃温度范围内,测定了氢在α-Fe、4340钢和316L奥氏体不锈钢中的渗透率、扩散系数和溶解度常数,并给出了这些参数与温度关系的Arrhenius方程。     

几种结构钢在人造海水中自腐蚀电位和析氢电位的研究

本文介绍了16Mn钢和2 1/4Cr-1Mo钢[注1]在人造海水中的自腐蚀电位和析氢电位的测量原理和方法。在实验中用怛电位仪测量不同试样的自腐蚀电位和析氢电位;研究了温度对试样自腐蚀电位的影响;不同热处理方法对试样自腐蚀电位和析氢电位的影响。     

NaCl浓度和pH值对X60钢析氢行为影响的试验研究

为探究不同因素下X60钢的析氢行为,通过传统三电极体系测试了不同NaCl浓度(0.5%～3.5%)和p H值(2.49～12.85)下的阴极极化曲线(0～-2 Vvs OCP)和交流阻抗谱,通过对析氢过电位、析氢电流密度、极化电阻、双电层电容的分析揭示了不同因素对析氢过程的影响,通过对Tafel关系b值分析得到不同因素下的析氢反应机理。结果表明:在不同NaCl浓度下,由于浓差极化引起扩散层发生变化,对H+的扩散过程产生影响,使得析氢过电位发生改变;而在高浓度极化条件下,在酸性和碱性条件下的析氢反应形式不同,并且双电层呈现偏碱性吸附特性,因此其反应机理也不同。     

TEM研究氢对双相组织的影响

用电镜观察了充氢后双相钢的亚结构,探讨了氢致双相钢机械性能下降的原因。观察表明:充氢后,F相中位错增殖,最后形成胞状亚结构;M相中位错组态变化不明显,但随充氢量增加,裂纹将在M板条界萌生和扩展,有时也横穿M板条;F/M相界充氢后出现宽化现象,并向F相一侧增殖位错,进而界面起裂。M量越多,则此现象越明显。M相与F/M相界起裂对充氢电流密度比充氢时间更为敏感。M相及F/M相界充氢后损伤严重,导致双相钢塑性下降,成为宏观拉伸时易于裂纹萌生和扩展的薄弱部位。     

氢在低合金高强钢中的扩散系数研究

采用电化学氢渗透双电解池试验方法测定了三种低合金高强钢在不同温度、不同拉应力时的48组氢扩散系数DH,通过分析氢扩散系数DH与温度T、应力第一不变量I1、碳当量CEN之间的关系,回归建立了低合金高强钢氢扩散系数DH统一方程:DH=3.03×10-3exp(2.474CEN+I1/763-2 979/T)。