管线钢焊接接头H2S应力腐蚀试验分析

采用楔形张开加载(WOL)试样,对X56、X65管线钢不同焊接工艺下焊接接头的焊缝金属和热影响区在H2S介质中的抗应力腐蚀性能进行了试验研究.结果表明,全部平行试样都发生了少量的裂纹扩展,当应力强度因子K达到临界值(KISCC),裂纹不再扩展.在文中采用的焊接工艺下制备的X56钢和X65钢焊接接头,热影响区的抗H2S应力腐蚀性能略强于焊缝金属,且焊缝金属和热影响区性能均低于文献中介绍的母材性能,可以认为是焊缝金属和热影响区粗晶区的晶粒粗化、焊接缺陷、焊接残余应力和焊缝的高匹配等因素造成的.     

X80管线钢焊接接头SSCC研究及数值模拟

硫化氢应力腐蚀破裂(sulfide stress corrosion cracking,SSCC)是制约管线钢应用的主要因素.针对X80管线钢焊接接头进行恒位移硫化氢应力腐蚀试验研究,分别测得母材、焊缝和热影响区的应力强度因子门槛值KISCC和裂纹扩展速率da/dt.通过对X80管线钢焊接接头的金相显微组织、断口形貌观察以及硬度测试,分析了X80管线钢SSCC性能的影响因素.并对WOL试样进行了三维弹塑性有限元分析,得到裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征.结果表明,热影响区的KISCC最小,裂纹扩展速率最大,具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力,其应力腐蚀试验结果与有限元数值分析相互验证.     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀影响

采用慢应变速率法(SSRT)进行了X70管线钢焊接接头在H2S介质中应力腐蚀试验,研究了H2S对X70管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SSCC)的敏感性,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂SSCC行为的影响。结果表明,经激光冲击处理后X70管线钢焊接接头表面产生了晶粒细化和残余压应力,提高了管线钢焊接接头在NACE饱和H_2S溶液中抗应力腐蚀性能;原始状态试样在NACE饱和H_2S溶液中慢拉伸试验平均应力腐蚀敏感性指数>25%,有明显的应力腐蚀倾向;经激光冲击处理后试样在NACE饱和H_2S溶液中平均应力腐蚀敏感性指数为19.05%,应力腐蚀倾向不明显,因此,激光冲击处理有效地提高了X70管线钢焊接接头的抗应力腐蚀性能。     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

X65管线钢焊接接头H2S应力腐蚀研究及其有限元数值分析

在X65管线钢H2S应力腐蚀试验的基础上，建立了三维弹塑性有限元模型．通过三维弹塑性有限元的数值分析，得到了裂纹尖端应力场分布和氢浓度的分布特征．通过对X65管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响其应力腐蚀影响因素提供了实验依据．并根据楔形张开加载恒位移试样得出了X65管线钢焊接接头的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率，其应力腐蚀试验结果在有限元数值分析中得到了验证。     

CO32--HCO3-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在 0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3 溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低.试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂.应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释.     

CNG气瓶在不同H2S浓度中的临界裂纹尺寸

对3种不同的压缩天然气气瓶用钢4130X、30CrMo材料,在两种H2S环境溶液(高浓度2000×10-6和中等浓度200×10-6)中,采用改进型WOL试样,在测定材料室温K1C的基础上,用螺栓加载法,对22个试样测定了H2S环境下(室温)的临界应力强度因子KISCC.由此确定了不同材料在不同环境溶液中的临界裂纹尺寸,得到了气瓶工作压力及等效应力与临界裂纹尺寸的关系曲线.结果表明:几种材料的K1C值均较高,正常环境中都表现了良好的断裂韧性,但在H2S环境中,KISCC仅为K1C值的20%~40%.对于同样的4130X气瓶用钢,不同的供货来源,其KISCC值相差约30%,临界裂纹尺寸相差约80%.     

焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头应力腐蚀性能

用镍基合金Arc625焊材,采用钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG)方法焊接X65管线钢. 针对该类焊接接头,通过显微组织观察、电化学测试、氢渗透试验、四点弯曲以及能谱分析研究其H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking, SSCC)行为. 结果表明,该类焊接接头熔合线处有硬脆碳化物聚集,焊缝与热影响区间电化学腐蚀性能差异较大,焊缝的自腐蚀电流密度比热影响区小一个数量级,该类焊接接头整体抗氢渗透能力较强,SSCC试验后试样在熔合线处出现了裂纹,该裂纹由阳极溶解和氢渗透的双重作用所致. 熔合线处 C元素的聚集和Ni,Cr元素的偏析对焊接接头SSCC性能影响较大.     

力学与电化学作用下X80钢焊接接头SCC行为分析

采用动电位扫描技术及慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test, SSRT)研究了X80钢焊接接头在库尔勒模拟溶液中应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking, SCC)行为,并利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对不同应变速率下试样断口形貌进行表征.结果表明,随着应变速率的增加,X80钢焊接接头的腐蚀速率则呈现持续增大的趋势.当应变速率为1×10-5/s时,试样的腐蚀情况最为严重. X80钢焊接接头在不同应变速率下的腐蚀机制是由电化学-力学交互作用共同决定的.试样发生应力腐蚀后断裂于焊缝处,这是由于焊接过程导致焊缝晶格存在大量的缺陷,使得晶格活性较高所致.     

Stress corrosion behavior of pipeline steel(X52)welded joint

The resistance of pipeline steel joint welded by submerged arc welding to stress corrosion cracking (SCC) at its different regions in boiling mixed nitrate solution and in H_2S saturated solution at room temperature is examined by the constant-load tension method. The result shows that when tested in nitrate, the weld metal may be the weakest link of the joint if the welding material doesn't match well. The resistance to SCC of the joint in H_2S is very low, especially at the bond and coarse grain zone and is closely dependent on the metallurgical quality of base metal.     

16Mn(HIC)钢在硫化氢环境中的应力腐蚀开裂行为

用慢应变速率拉伸实验及U形弯试样浸泡实验研究了16Mn钢和16Mn(HIC)钢的基体及焊缝材料在酸性H2S溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明:在实验条件下上述材料均具有明显的SCC敏感性,其裂纹是氢致开裂引起的穿晶型应力腐蚀开裂;16Mn(HIC)钢抗SCC的性能优于16Mn钢,但16Mn(HIC)不具有明显的耐SCC的性能;两种材料焊缝的SCC敏感性明显大于母材,热处理能够改善焊缝抗应力腐蚀开裂的性能.     

激光冲击对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀断口的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了改性处理,通过慢应变速率法（SSRT）研究了其在NACE（national association of corrosion engineers）标准饱和H2S溶液中应力腐蚀的敏感性,并对其断口进行SEM观察,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂（SCC...     

喷丸强化改善管线钢X80焊接接头SCC行为研究

采用应力环试验研究了在H2S环境下,喷丸强化及其后处理技术对X80管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响和喷丸强化及其后处理前后焊接接头的显微组织结构变化.结果表明:由于残余压应力和晶粒细化的共同作用,喷丸强化能有效改善X80钢焊接接头抗SCC的能力;若喷丸强化后再表面磨光,则可以进一步改善喷丸强化提高SCC抗力的效果.     

玻璃喷丸处理提高304不锈钢焊接接头抗应力腐蚀性能的研究

基于对304不锈钢焊接试板表面喷丸处理前后的表层残余应力X射线衍射测量，研究了在42％沸腾MgCl2溶液中，表面玻璃喷丸和铸钢喷丸对304不锈钢焊接试板应力腐蚀开裂敏感性的影响，比较了采用不同铸钢喷丸和玻璃喷丸处理工艺的304不锈钢焊接试板抗应力腐蚀开裂的能力．试验结果表明：未喷丸处理的焊接试板6h就发生开裂，50％、100％覆盖率的铸钢喷丸焊接试板分别在试验310h和3500h开裂，而200％覆盖率的铸钢喷丸焊接试板，50％、100％、200％覆盖率的玻璃喷丸焊接试板经历3500h也未见开裂．因此，喷丸处理工艺能够很好地提高焊接构件抗应力腐蚀开裂能力；且在同样喷丸强度下，焊接接头经玻璃喷丸工艺处理后的抗应力腐蚀能力明显优于铸钢喷丸处理工艺．     

X70高钢级管线钢焊接接头盐雾腐蚀机理

利用中性盐雾试验对X70高钢级管线钢焊接接头进行室温腐蚀,通过扫描电镜和能谱仪观察了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀前后表面微观形貌和化学元素的变化,并采用EDS对盐雾腐蚀后焊接接头表面进行了面扫描分析. 利用XRD讨论了其盐雾腐蚀前后表面物相,分析了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀后表面腐蚀膜的组成、作用和腐蚀机理. 结果表明,盐雾腐蚀后失效主要形式是点蚀和剥落腐蚀,活性Cl-离子破坏了试样表面的钝化膜,与Fe原子接触,是发生点蚀的主要原因;焊接过程中产生的残余拉应力成为腐蚀的应力源,使材料在腐蚀介质中发生应力腐蚀开裂,在与晶间腐蚀共同作用下发生剥落腐蚀;腐蚀膜达到一定厚度后覆盖在试样表面,阻隔试样与腐蚀介质的接触,有利于抑制腐蚀的持续进行.     

300M超高强度钢应力腐蚀敏感性及断口的分维特征

用WOL试样研究了300M钢在35%NaCl水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)特性及阴极极化(偶锌)的影响,并用垂直剖面法测量了断口的分形维数。结果表明,300M钢对中性NaCl水溶液应力腐蚀敏感,阴极极化(CP)明显降低临界应力强度因子,但同时也使平台区裂纹扩展速率(da/dt)Ⅱ显著减小。在本文实验条件下;,断口表面为一近似分形结构,SCC过程是使断裂面降维的过程,在临界应力强度因子附近,自然腐蚀电位(FCP)与CP条件下的断口分维值接近,CP条件下试样中部与近表面断口分维值相近。     

X100管线钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为

采用慢拉伸(SSRT)、动电位极化和SEM观察等方法,研究了在不同的阴极保护电位条件下X100钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,X100钢发生穿晶裂纹的应力腐蚀,裂纹的萌生和发展与阴极保护电位有关.完全阳极过程控制时,X100钢无裂纹出现,但出现晶间腐蚀;在混合过程控制时,应力腐蚀敏感性较低,裂纹发展缓慢;在完全阴极过程控制时,氢脆机制起主要作用,裂纹扩展迅速.     

X65钢焊接接头在模拟浅表海水和深海环境中的腐蚀行为对比

在实验室模拟条件下,采用失重法及电化学等方法并结合腐蚀形貌显微观察,研究了X65钢焊接接头在浅表海水和深海(1000 m)环境中的短期腐蚀行为及其机理。结果表明,X65钢焊接接头在浅表海水环境下的腐蚀速率大于深海环境下的腐蚀速率,浅表海水环境以点蚀为主,深海环境只在熔合线附近腐蚀相对较快,焊缝区腐蚀不明显;在模拟浅表海水和深海环境下,热影响区(HAZ)的腐蚀电位均低于焊缝和母材区,导致焊缝区域存在电偶效应,加速了HAZ的腐蚀,形成较厚的腐蚀产物膜。     

X70管线钢焊接接头慢拉伸应力腐蚀行为

利用金相显微镜观察了X70管线钢焊接接头组织结构,通过慢拉伸试验分析了X70管线钢焊接接头在NACE溶液中应力腐蚀行为,测试了X70管线钢焊接接头在不同H2S浓度下电化学腐蚀电位,讨论了X70管线钢焊接接头自腐蚀电位形成机理。结果表明,X70管线钢焊接接头熔合区中M-A组元所产生的微裂纹是焊接接头应力腐蚀产生裂纹的主要来源,使得其耐腐蚀性能下降;焊接接头在腐蚀初期主要表现为典型的点腐蚀特征,点蚀坑相互连接不断扩展,点蚀坑被生成的腐蚀产物所覆盖;焊接接头自腐蚀电位随着H2S浓度的增加而发生负移,应力腐蚀敏感性增加,在含饱和H2S NACE溶液中具有明显的应力腐蚀倾向。     

X80管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为研究

目的研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生行为。方法采用电化学实验和浸泡实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀行为,采用慢应变速率拉伸实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位和外加电位下的应力腐蚀裂纹萌生行为。结果 X80管线钢在近中性p H溶液中的极化曲线只有活化区,没有钝化区,其自腐蚀电位约为-750 m V,浸泡195天后,试样表面没有氧化膜出现,但是观察到点蚀坑。在自腐蚀电位下,X80管线钢试验表面有大量的应力腐蚀裂纹;在-500 m V阳极外加电位下,X80管线钢试验表面几乎没有观察到应力腐蚀裂纹;在-850 m V阴极外加电位下,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹很少,但是随着外加阴极电位负移到-1300 m V时,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹增多。结论 X80管线钢在近中性p H溶液中发生均匀腐蚀,但是夹杂物剥落能在X80管线钢表面形成点蚀坑。在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位下,X80管线钢应力腐蚀裂纹萌生敏感性最强;外加阴极电位抑制应力腐蚀裂纹萌生,但是随着外加阴极电位的负移,应力腐蚀裂纹萌生敏感性增强;外加阳极电位下,由于均匀腐蚀的作用,应力腐蚀裂纹萌生敏感性较弱。