管线钢中的硫化夹杂物与氢致开裂

研究了5种材料在NACE溶液和人工海水溶液中的氢致开裂（Hydrogen-induced cracking,HIC）行为，结果表明：当材料中存在硫化夹杂物时，氢致开裂敏感性增大。为了提高材料的抗氢致开裂性能，应控制其含量与形态。对于更恶劣的腐蚀环境（酸性油气），管线钢抗HIC的评价应采用NACE标准进行氢致诱导开裂试验。     

耐酸性高Mn奥氏体钢的实验研究

为适应特殊油气开采环境的复杂工况条件,提高设备的使用寿命和安全性,降低开采成本,不同于常规管线钢低C低Mn的合金设计思路,采用高C高Mn成分体系获得了综合性能优异的新型耐酸性奥氏体钢.通过拉伸实验、冲击试验以及氢致开裂实验等方法对其综合性能进行研究,并利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对高Mn奥氏体钢的组织进行了观察分析.研究结果表明:实验钢抗拉强度达到1 153 MPa,屈强比仅为0.46,伸长率高达50%,-40℃冲击功达到123 J,同时A溶液条件下经96 h浸泡未发现氢鼓泡及裂纹.实验钢显微组织为单相奥氏体组织,组织中存在大量位错、层错以及孪晶.与常规管线钢相比较,实验钢具有低屈强比、高均匀塑性变形的优点.此外,奥氏体组织的溶氢能力极强,本实验钢具有优良的抗氢致开裂腐蚀性能.     

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。     

连铸坯偏析对钢板氢致开裂的影响

按照YB/T 4003-1997《连铸钢板坯低倍组织缺陷评级图》对连铸坯进行了宏观低倍检验,并利用OPA-100型原位分析仪对连铸坯偏析进行了定量检测,然后按照NACE 0284-2003《管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法》对经热机械控制工艺(TMCP)轧制成的钢板取样进行氢致开裂(HIC)腐蚀试验。结果表明:连铸坯中心偏析是钢板发生HIC的主要原因,偏析元素主要有硫、磷、碳、锰等;通过合理的成分设计和工艺控制,实现了连铸坯偏析的良好控制,所生产的连铸坯可满足抗HIC管线钢工业生产需求。     

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。     

超快冷工艺对高铌X80管线钢抗腐蚀性能的影响

依据NACE标准,研究了采用新型超快速冷却工艺生产的X80管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、抗氢致开裂(HIC)和抗CO2等腐蚀的情况.SSCC腐蚀实验表明,产生开裂的临界应力值在65 ％σs (390MPa)左右,超过此临界值,试样的腐蚀敏感性较高,抗腐蚀能力较差,在95％σs加载水平下,应力敏感性极高.HIC腐蚀实验表明,裂纹敏感百分比、裂纹长度百分比和裂纹厚度百分比均为零.抗CO2腐蚀实验表明,在CO2压力为0.1MPa条件下,平均腐蚀速率为0.6843mm/a.研究表明采用新型超快冷工艺生产的X80管线钢具有优良的抗SSCC腐蚀性能、抗HIC腐蚀性能和抗CO2腐蚀性能.     

外加电位条件下X100/X80管线钢的应力腐蚀行为研究

以X100、X80管线钢为研究对象，通过在外加电位条件下的慢应变拉伸速率试验(SSRT),获取管线钢材料在空气中和不同外加电位下的慢拉伸应力腐蚀的应力-应变曲线，分析其应力腐蚀敏感性可知：外加电位对X100和X80管线钢在3.5%NaCl中性溶液中的SCC敏感性和腐蚀开裂机理有显著影响。相同应力腐蚀条件下，X100管线钢的SCC敏感性相对于X80管线钢更低。结合断口微观形貌和极化曲线快、慢扫测试分析X100/X80耐腐蚀性能的特征和差异，可以得出X100和X80管线钢材料在不同外加电位条件下的应力腐蚀机理类型：当外加电位高于-395 mV时，金属处于活化溶解状态；当外加电位置于-395～-462 mV(X80钢)或-395～-504 mV(X100钢)时，机理为膜破裂-阳极溶解(AD)和氢致开裂(HIC)型；如果外加电位进一步降低，机理表现为氢致开裂型。     

X52管线钢抗氢致开裂试验裂纹成因分析

针对某段时期出现的X52管线钢产品经抗阶梯型破裂试验后,试样有明显阶梯裂纹,产品检验不合格的问题,对不合格批次的试样进行化学成分、炼钢工艺以及显微组织等方面的分析,分析了该抗硫化氢腐蚀X52管线钢氢致开裂的原因。结果表明:开裂批次试样的钙硫含量比值偏低,导致出现夹杂物偏聚和中心偏析,且夹杂物呈线状分布,是造成该管线钢产品抗氢致开裂试验开裂的主要原因。最后对X52管线钢的生产控制要点提出了相应建议,以提高其抗硫化氢腐蚀的能力。     

X80管线钢焊接与焊缝开裂影响因素研究进展

为了提升油气运输的经济性,保证油气运输管道系统可靠性,管道工程不断向着高强度、高韧性、大管径的趋势发展.其中X80管线钢在新型高级别管线钢中应用最广,但由于近几年涉及环焊缝的失效事故,环焊缝的服役安全问题备受关注,有关X80管线钢焊接接头组织性能以及接头裂纹产生原因的探究也日趋深入.本文分析和总结了国内外X80管线钢基材制备工艺和显微组织、相关焊接接头组织性能和开裂机制等方面的研究成果,探究了X80钢裂纹产生的原因.环焊缝开裂主要是焊口组织、残余应力和氢效应等因素共同作用的结果.影响氢致开裂的主要因素及相关规律可总结为:(1)焊接热输入量直接影响接头质量;(2)热影响区晶粒大小,粗大的晶粒会导致热影响区局部软化;(3)X80管线钢强度高,与低级别管线钢(相似文献   

冷变形对国产X70管线钢硫化氢应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率法SSRT(Slow Strain Rate Test)测试了在含H2S的介质中不同冷变形度条件下管线钢X70的硫化氢应力腐蚀开裂(SCCC)性能.结果表明,冷变形度是影响国产X70管线钢SSCC的重要因素之一.冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加,这些缺陷所在的位置,往往是氢易被捕捉的地方,造成氢的聚集,微观变形将会促进裂纹的萌生和扩展.同时,随着冷变形度的增加,冷变形造成的位错等缺陷使强度进一步增大而韧性降低.最终氢与应力的交互作用导致X70管线钢抗SSCC性能下降.     

高钢级管线钢的特征参量及其与强韧性的关系

利用力学实验及EBSD等微观分析手段,研究表征高钢级管线钢的特征参数,并探讨其对强韧性的影响.结果表明:在X70,X80高钢级管线钢中,C,Cu,Mn对材料的强韧性有重要的影响;其组织特征为针状铁素体、粒状贝氏体和少量下贝氏体组成;有效晶粒尺寸、组织均匀性、贝氏体含量是表征高钢级管线钢组织特征的重要参数;随着有效晶粒尺寸的降低、贝氏体含量的增加及组织的均匀性的提高,高钢级管线钢表现出更加优异的强韧性匹配特征.     

ECrNiMo-3焊接X60钢接头组织形貌

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察镍基合金焊缝/X60钢焊接接头微观组织,能谱分析(EDS)测试Cr,Ni,Mo,Fe合金元素在各区域分布,并通过计算获得Mn,C在部分熔化区含量.结果表明:完全混合区为树枝状奥氏体组织,Mo偏析到枝晶间隙.不完全混合区是平面晶形貌,未出现偏析现象,宽度约30μm,在该区内从熔合线到完全混合区,Cr,Ni,Mo含量逐渐增加,X60钢母材Fe含量逐渐降低.部分熔化区是由马氏体基体上镶嵌着大量的第二相粒子构成,仅200nm宽.     

管线用钢显微组织对氢致裂纹影响的研究

选用了四种不同显微组织的国产同牌号管线用钢,根据美国腐蚀工程师协会标准NACETM0284-2003,对其进行氢致开裂实验,并用光学显微镜和扫描电镜对其断面组织进行了观察,分析其显微组织对抗氢致裂纹性能的影响。认为,带状组织以及组织不均匀性是引起材料抗氢致裂纹性能下降的主要因素,但这两种因素引起开裂的方式和机理不同。同时发现晶粒度大小对该材料抗氢致裂纹性能没有明显影响。     

抗酸钢中产生氢致裂纹与氢鼓包的原因分析

将生产的抗酸管线钢按照NACE TM0284-2003标准进行硫化氢腐蚀试验,通过光学显微镜、扫描电镜对酸性腐蚀后试样中的氢致裂纹进行宏观与微观观察,发现氢致裂纹呈现多种形态,有阶梯状氢致裂纹、单个裂纹、Y字形裂纹等;对试样表面氢鼓包进行微观观察,发现鼓包心部实际也是氢致裂纹。观察发现:不论是氢致裂纹还是氢鼓包,裂纹均起源于偏析带状、氧化物夹杂以及粗大晶粒的晶界处。最终通过工艺控制,得到了良好的带状组织,保证了抗酸管线的批量生产。     

铌-钛复合微合金CSP流程生产X60管线钢的组织及性能

测试分析了CSP(Compact Strip Production)流程生产的Nb-Ti复合微合金X60管线钢组织和性能.结果表明:与传统工艺的同类产品相比,CSP生产的Nb-Ti复合微合金X60管线钢各向异性小,横向和纵向的抗拉强度及屈服强度差值都小于15MPa;CSP流程生产的这种管线具有优良断裂韧性和抗氢致开裂及抗硫化物应力腐蚀开裂性能;高频焊接制管后,焊缝和热影响区的组织为PF P,焊缝的冲击功平均值为109J,焊缝对沟状腐蚀不敏感.     

60Si2Mn弹簧钢力学性能不合格原因分析

采用宏观及微观断口分析、金相检验、化学成分分析等方法,对60Si2Mn圆钢材料力学性能检测不合格的原因进行了分析。结果表明:由于材料内部的氢未完全扩散出去,且材料内部存在偏析缺陷,氢原子在偏析区聚集,在材料内部产生氢致裂纹是造成力学性能不合格的主要原因。     

小直径薄壁钢管HIC腐蚀评价方法探讨

对管线钢10(HSC)在NACE A溶液中进行氢致开裂试验,通过形貌观察、裂纹统计与评价等方法研究了试样形式、裂纹测量和氢致开裂(HIC)裂纹认定对小直径薄壁管线钢氢致开裂性能的影响。结果表明:舟形或整管试样应以中性层的弧长和试样的壁厚作为试样裂纹率的计算依据;钢管中的HIC裂纹可能呈现为不规则状,平行于试样中性层的方向为裂纹的长度方向,垂直于试样中性层的方向为裂纹的厚度方向;小直径薄壁管对裂纹厚度率非常敏感,相关标准中“位于内壁或外壁1 mm以内的裂纹不算作HIC裂纹”的规定不适用于小直径薄壁管,对于小直径薄壁管的HIC腐蚀应建立新的评价方法。     

抗CO2腐蚀低Cr管线钢组织和性能研究

在管线钢中添加1%~5%(质量分数,下同)Cr可提高其抗CO2腐蚀能力,本工作重点研究了Cr含量对低Cr管线钢组织、力学性能、耐蚀性能及焊接性能的影响.结果表明:3%~5%Cr元素的添加可使钢的组织由铁素体加少量珠光体变为以贝氏体为主.1%以上Cr的加入即可提高钢的硬度、强度,同时保持良好的韧性.由于富Cr保护性腐蚀产物膜的形成,3%~5%Cr的添加可显著降低CO2全面腐蚀速率,并抑制局部腐蚀的发生.含1%~5%Cr的合金钢焊接接头具有较好的综合力学性能,但5%Cr钢焊接接头热影响区硬度偏高.     

一种抗大变形管线钢的微观组织与拉伸性能的相关性研究

对比研究了3组X80抗大变形管线钢的拉伸性能和显微组织,讨论微观组织尤其是第二相组态对力学性能的影响.结果表明,3组X80抗大变形管线钢的拉伸应力-应变曲线均呈圆屋顶型的连续屈服态,且纵向屈强比均小于0.85;硬相M/A组元对X80钢产生明显的第二相强化作用,随着M/A相含量的增加,材料屈服强度增大,屈强比主要受控于软硬结合的AF+M/A组元双相组织,硬相M/A组元的体积含量与屈强比表现出非线性关系.     

丙烷溶剂罐鼓泡裂纹成因分析与对策

介绍了丙烷脱沥青装置--丙烷溶剂罐检测过程中发现的鼓泡开裂情况,通过金相组织分析,确定低合金高强度16MnR钢的鼓泡开裂原因是设备在工艺介质H2S含量超标情况下发生了典型的湿硫化氢环境下的氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)和应力导向氢致开裂(SOHIC),并从设备选材、工艺防腐蚀、设备防腐蚀等方面提出了改进措施.