利用HTDS对钢材料中氢扩散行为的分析研究

介绍了利用升温测氢装置(HTDS)进行的钢材料中扩散氢及非扩散氢定量区分与检测的方法,绘制出不同温度下氢扩散速率曲线图,找出最佳扩散温度区间。通过对管线钢服役中失效样品中扩散氢和不易扩散氢的测定,为失效分析提供有力判据。     

管线钢管焊接接头腐蚀环境失效与安全评价研究现状

在酸性腐蚀介质环境服役的钢管,腐蚀介质与力学载荷耦合后将加速焊接接头失效.介绍了管线钢管焊接接头在酸性腐蚀介质环境下的失效模式,主要包括应力腐蚀开裂、氢致开裂以及考虑裂纹尖端H+扩散聚集的腐蚀断裂与腐蚀疲劳,并介绍了在酸性腐蚀介质环境服役管线管接头工程临界评估(ECA)的常规处理技术,以期能为今后该领域技术的发展提供参考.     

超高强钢典型环境下扩散氢演变及延迟开裂行为研究

利用干湿循环试验与随车挂片试验方法研究了6种超高强钢在典型环境下扩散氢变化规律及延迟开裂行为,并分析了环境对超高强钢延迟开裂行为影响。结果表明:试验钢种在模拟服役环境下,除预变形11.3%的B-1钢在模拟服役环境下扩散氢含量更高外,其他样品扩散氢含量极低。实际服役环境下6种超高强钢均没有发生延迟开裂,表面完好,且实际服役环境下超高强钢扩散氢含量高于模拟服役环境。     

管线钢在含氢气的煤制天然气中服役安全性评估

煤制天然气是我国煤炭清洁利用的重要发展方向.现有管道用于输送煤制天然气(最高氢分压为0.72 MPa)时需要考虑其中低压氢气的影响,因而需先进行氢致开裂安全性评估.本文利用高压釜环境下恒载荷实验和电化学充氢,模拟研究X-70管线钢和20#钢在不同氢含量下的氢损伤和氢致延迟开裂,并对其在煤制天然气中服役安全性进行评估.在总压12MPa(10 MPa N₂+2 MPa H₂)的高压釜中放置一个月,两种钢的金相试样均不出现氢损伤,U弯试样不开裂,加屈服强度σ_s的恒载荷试样不发生断裂.在含0.72 MPa的煤制天然气中长期服役时,进入两种钢的氢含量均远低于σ_s下发生氢致延迟开裂的门槛氢含量和出现氢损伤的门槛氢含量,因而X-70钢和20#钢在煤制天然气中长期服役均具有高的氢损伤和氢致开裂安全系数.      

高性能不锈钢（15）

7应力腐蚀断裂当不锈钢发生应力腐蚀断裂时,通常或者是特定离子存在下,一般是氯化物,阳极控制的断裂,或者是阴极控制的加氢裂化。除氯化物外,其它卤化物也能引起断裂,但它们不经常遇到并且它们的作用取决于溶液中的其它变量如酸度和氧化能力,正如点蚀和缝隙腐蚀的情形。卤素盐中阳离子的影响主要是它们对水解pH的影响,酸性盐越多腐蚀性就越强。最常见的盐氯化钠是相当中性的;它的腐蚀性一般比含钙及镁的盐要弱。加氢裂化通常需要高的氢分压,并且主要限于双相和铁素体不锈钢的铁素体相中。     

核电站设备制造中双相不锈钢的应用

奥氏体-铁素体双相不锈钢中稳定存在奥氏体相和铁素体相,该钢具有较高的机械性能和优异的耐点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀性能,在核电站设备制备中被广泛应用。一般双相不锈钢铸件中铁素体相的体积分数≤20%,服役温度≤425℃,双相不锈钢锻件中铁素体相约占50%,服役温度≤250℃。文中介绍了核电站设备中应用的双相不锈钢铸、锻件的化学成分、制造和焊接工艺要求及组织和性能。     

固溶处理对S32707特超级双相不锈钢析出相、组织及性能影响

通过Thermo-Calc热力学计算、OM和FE-SEM观察、力学性能和腐蚀性能试验对不同固溶温度下的特超级双相不锈钢进行分析和研究。结果表明:σ相和非平衡氮化物是固溶水冷组织中的主要析出相,当固溶温度低于1050 ℃时,σ相优先沿双相界面析出,显著降低双相不锈钢的冲击韧性;当固溶温度高于1100 ℃,非平衡氮化物开始在铁素体晶粒内部析出,且随着固溶温度的升高,非平衡氮化物析出数量增加。这是由于固溶水冷过程中氮在铁素体中的溶解度快速降低,过饱和的氮来不及扩散到相邻奥氏体中,只能以氮化物的形式析出。随固溶温度升高,铁素体含量增加,奥氏体含量降低,实验钢的强度增加,冲击韧性降低。在1080～1120 ℃之间固溶时,双相比例接近1∶1,S32707特超级双相不锈钢具有优良的综合力学性能和耐晶间腐蚀性能。      

特殊双相不锈钢带

1序言 双相不锈钢是兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢优点的材料。 它在海水环境下具有耐点蚀性、耐间隙腐蚀性；在淡水环境下具有耐应力腐蚀裂纹性。这种优良的材料已经替代了过去的奥氏体系不锈钢，用于化学、石油精制、能源及其它设备已有30多年的历史。     

稀土对Cr25Ni5Mo2Cu3REx双相钢组织和性能的影响

本文以Cr25Ni5Mo2Cu3REx双相不锈钢为对象,采用金相显微镜、万能拉伸试验机、冲击试验机和恒电位仪分析测试手段,研究了1#稀土加入量对Cr25Ni5Mo2Cu3REx双相不锈钢的显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响规律。试验结果表明,奥氏体相随着1#稀土加入量的增加先增加后减少,强度随着1#稀土加入量的增加而增加,塑性、韧性和腐蚀性能随1#稀土加入量的增加先增大后下降。当1#稀土加入量在0.10%时,Cr25Ni5Mo2Cu3REx双相不锈钢综合性能最好。     

Ti-6Al-4V合金置氢动力学与氢分布规律

通过Ti-6Al-4V合金750℃条件下的置氢实验,分析了置氢过程的动力学规律,利用光学金相显微镜和二次离子质谱仪研究了保温时间对氢分布的影响规律.结果显示,Ti-6Al-4V合金置氢动力学遵循二维扩散机制,满足Valensi方程g(α)=α+(1-α)ln(1-α),氢在试样径向方向的二维扩散是置氢反应的控制步骤.置氢保温时间大于60min时,氢压趋于稳定,氢在试样径向方向的二维扩散停止,试样中心的微观组织和氢离子强度与边缘的相一致,氢均匀分布于试样当中.     

焊缝中氢的扩散行为及影响因素

 扩散氢会在焊缝中引起氢脆、延迟裂纹等,导致结构产生低应力断裂。为了研究氢的扩散行为,采用水银法和气相色谱法测定了逸出的扩散氢量,并采用真空抽取法测试了不同温度下残余氢的释放量。试验表明,扩散氢量不受焊道数量的影响,它的逸出时间随焊道数的增多而增长,逸出速度随合金含量的增多而降低。随着焊后冷速的降低,冷却过程中逸出的氢增多,测定出的扩散氢量减少;测氢试样在100~200℃保温时,逸出氢的总量变化不大,但逸出时间随温度的升高而明显缩短。残余氢量与扩散氢量的多少无关,它与焊缝的含氧量、组织和硬度等有关系。     

微观组织和氢陷阱对抗硫管氢扩散系数的影响

利用激光共聚焦显微镜(LCSM)和电化学工作站对油井管的微观组织和氢扩散性能进行分析,利用透射电镜(TEM)对油井管的析出相和位错进行分析。结果表明:油井管的微观组织为回火索氏体,调质处理改变了油井管的微观组织和氢陷阱状态,进而改变了氢扩散系数。随着调质次数的增加,强度先升高,后降低,氢扩散系数先缓慢增加,然后成倍数增加。2次调质处理后,高密度位错和弥散析出相的交互作用较强,位错和晶界组成的短路扩散为氢扩散的主要路径;3次调质处理后,位错密度降低和析出相数量减少,短路扩散效应失去作用,沿着晶粒内部扩散成为氢扩散的主要路径。经过2次调质处理的油井管具有组织均匀、晶粒细小,位错密度高和析出相细小弥散的特点,具有最佳的力学性能和较低的氢扩散系数。     

宝钢双相不锈钢焊接技术

讨论了B2101、B2304、B2205以及B2507双相不锈钢的焊接性.针对双相不锈钢的焊接实践推荐了合理的焊接方法、填充金属、热循环及焊接保护气体参数,并列出了双相不锈钢在不同焊接方法条件下的典型接头性能;针对特殊焊接方法推荐了合适的焊后热处理工艺.结果表明,双相不锈钢同常规奥氏体不锈钢一样具有较好的焊接性,但焊接过程须避免过大或过小的热输入以免造成接头腐蚀性能的下降;焊接保护气中添加一定含量的氮较纯氩气保护可以使接头获得更高耐蚀性能,同时适当温度范围内的短时热处理也可以明显改善接头耐点腐蚀性能.实践表明,通过合适的焊接方法和焊接工艺控制,可以获得具有优异综合性能的双相不锈钢焊接接头.     

18-5型双相不锈钢的耐应力腐蚀性能

本文探讨了热处理、成分、冷加工等因素对18-5型双相不锈钢应力腐蚀行为的影响.主要结果如下:经980～1050°C固溶处理后,双相不锈钢具有远比18-8型奥氏体不锈钢高得多的耐应力腐蚀性能.然而,750～900°C加热或进行冷加工变形时,由于组织结构的变化将显著降低18-5型双相不锈钢的耐应力腐蚀性能.高温加热后单相铁素体结构的出现亦会使耐应力腐蚀性能下降,因此要控制Ni_(当量)与Cr_(当量)之比值K,使K=O.42左右为宜.此外钢中第二相的存在形态对钢的应力腐蚀行为没有明显的影响.     

爆炸复合15Cr—MoR＋不锈钢复合钢板研制及生产

作者根据石化行业临氢状态容器设备所需15CrMoR 不锈钢复合钢板,进行了试验研制,并认为,热处理对复合钢板综合性能产生重要影响.复合钢板经焊接工艺评定和抗氢剥离试验证明,该产品具有优良可靠的制造和使用性能.     

CO,O2,H2O预覆盖对钯吸氢速率的影响

为了考察杂质气体对钯吸氢速率的影响，测定了钯粉末暴露在CO，O2，H2O中后25℃下的吸氢速率。与洁净钯吸氢速率相比，CO预覆盖引起钯吸氢速率降低最为显著，H2O次之；少量O2预覆盖却能引起钯吸氢速率显著增加。引起吸氢速率变化的微观机制主要是受氢原子在氢化物层的扩散或钯表面解离氢分子的化学吸附；O2预覆盖可使Pd表面形成多孔结构而增加了氢分子的解离位，从而增加吸氢速率；CO预覆盖后却占领了钯表面的氢分子解离位而减小了吸氢速率。250℃下的O2预处理是CO毒化钯活化的有效方法。     

高强海工钢EH36中氢扩散行为研究

通过显微组织表征明确了高强海工钢EH36厚板心部和表面组织的差异,进而通过氢渗透测试、内耗、氢脆敏感性指数测定等实验研究了EH36厚板心部和表面位置的氢扩散行为。结果表明,EH36厚板的表面和心部组织分别为贝氏体组织和铁素体+珠光体组织。心部组织的氢陷阱数量较少,组织溶氢能力较弱,氢扩散系数较高,氢扩散穿透时间较短。钢中间隙氢原子的扩散导致了充氢后实验钢的内耗峰在低温区出现了H-Snoek峰,同时氢的存在使得SKK峰发生偏移。相比于心部位置,由于实验钢表面的组织中所含界面较多,导致其内耗谱在高温区出现较弱的晶界峰。实验钢心部粗大的铁素体+珠光体组织导致其氢脆敏感性指数较高,抗氢脆失效能力较弱。此外,钢中氢原子的大量存在会显著弱化柯氏气团对可动位错的钉扎作用,降低实验钢的屈服点延伸率。     

氢致钢内部疲劳裂纹萌生和扩展的有限元分析

对氢致钢内部疲劳裂纹的萌生和扩展进行了数值模拟.首先用有限元法分析了氢在疲劳载荷作用下向钢中缺陷处扩散富集的过程,然后计算得到氢含量分布结果.根据夹杂理论将氢富集区视为在缺陷附近分布的弹性夹杂,用有限元法计算得到的氢含量场求出夹杂处的应力强度因子,进而建立疲劳裂纹萌生和扩展的判据.比较了在不同加载条件下氢致疲劳裂纹萌生和扩展的规律.用梯形法修正了Sofronis和McMeeking的瞬态扩散有限元公式,发现用梯形法可以缓解加载初期较高的浓度梯度和应力梯度引起的计算结果震荡的情况,这对于计算开裂判据是十分重要的.最后讨论了提高模拟精度和改进模型的方法.      

S22053双相不锈钢低温冲击性能不合分析

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射仪等设备,对S22053双相不锈钢低温冲击不合试样的微观组织、断口形貌、夹杂物和两相组织含量等进行了检验分析.结果表明,大量氮化铝夹杂和较多铁素体相是引起S22053双相不锈钢钢板冲击性能不合的主要原因.     

微观组织对管线管氢致开裂的影响

氢致开裂(HIC)是管线管在含有硫化氢环境下服役的主要失效形式之一。对相同钢级不同工艺和组织的管线管进行HIC试验,研究微观组织对管线管氢致开裂的影响。分析结果表明:铁素体+珠光体组织由于其硬脆的珠光体带的存在,易产生HIC裂纹;而控轧控冷(TMCP)及调质热处理(QT)工艺下的微观组织更加均一,不易产生HIC裂纹。