高强管线钢在高pH环境中的慢应变拉伸试验研究

通过对国产X80管线钢在高pH环境下慢应变速率拉伸试验（SSRT）研究，分析了国产X80管线钢在0．5mol／L Na2CO3＋1mol／L NaHCO3溶液中的应力腐蚀破裂（SCC）敏感性，并对其破裂断口进行SEM观察和分析。外加电位时，X80管线钢在高pH溶液中SSRT试验结果表明，随着外加电位的负向增大，X80管线钢的断裂时间tf,延伸率δ和断面收缩率RA明显降低，而裂纹扩展速率CGR增加，SCC敏感性增加。在阴极电位条件下断口呈准解理断裂，断口处有明显的应力腐蚀破裂发生，在自腐蚀电位和阳极电位条件下，X80钢试样断口主要是韧性断裂，SCC敏感性很低。     

温度对X70管线钢在碱性溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并利用扫描电镜分析了不同温度下的拉伸断口形貌.结果表明:温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC行为影响较大且很复杂;在低温下(20～30℃),X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC敏感性较大,机理为阳极溶解与氢致开裂混合机理;在50℃以上的高温区,X70管线钢的SCC敏感性也较大,机理为腐蚀膜导致的断裂;在40℃附近,X70管线钢的应力腐蚀以溶解形式为主,SCC敏感性较低.     

X90管线钢及焊缝在空气和近中性NS4溶液中的应力腐蚀开裂行为

采用慢应变速率拉伸试验研究了X90管线钢(母材)及焊缝在空气和近中性NS4溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:试验钢母材和焊缝在近中性NS4溶液中具有一定的SCC敏感性,且焊缝的敏感性高于母材的,主要表现为塑性损失;母材及焊缝在空气中的拉伸断口表现为典型的韧窝微孔型韧性断裂,在NS4溶液中表现为混合断裂特征。     

35CrMo钢在酸性H_2S环境中的应力腐蚀行为与机理

通过模拟油田井下低浓度H2S的工作环境,采用电化学技术研究35CrMo钢在不同pH的H2S溶液中的腐蚀行为,通过慢应变速率拉伸试验和U形弯试样浸泡试验研究35CrMo在不同pH和温度条件下的H2S介质中的应力腐蚀开裂行为与机理。结果表明,35CrMo钢在酸性H2S环境下SCC敏感性较高,随着介质的pH降低,35CrMo钢的应力腐蚀敏感性增加,腐蚀速率加快。pH降低能够较大地促进35CrMo钢阴极过程的进行,导致腐蚀速率和充氢电流密度均相应增大,从而导致局部阳极溶解作用和氢脆作用增大。在温度为15~90℃,35CrMo钢应力腐蚀敏感性不同,35℃和90℃条件下的应力腐蚀敏感性大。在酸性H2S环境下35CrMo钢的应力腐蚀机制是以氢脆为主,阳极溶解为辅的协同机制。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰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，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80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X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

17—4PH钢在3.5%Nacl水溶液中的应力腐蚀开裂

用慢应变速率法研究了国产17-4 PH 钢在80℃、3.5%NaCl 水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,探讨了外加电位、预充氢和晶粒大小的影响。结果表明,晶粒大小对17-4 PH 钢的SCC 影响不大;-850～-150 mV(SCE)为SCC 的不敏感电位区间,电位正于-150 mV(SCE)时,其破坏是阳极溶解所致,负于-850 m V(SCE)时为氢脆型SCC。文中讨论了应力腐蚀的两种机制。     

Q235与X70钢在新加坡土壤中的应力腐蚀行为现场试验研究

通过国产Q235钢与X70钢U形试样在新加坡现场埋样试验,应用腐蚀形貌观察、裂纹扩展形貌观察、腐蚀产物的分析以及土壤理化性质分析等手段研究Q235钢和X70钢在新加坡土壤中的应力腐蚀行为特征,初步研究国产钢在国外典型土壤环境中的耐蚀性。结果发现,新加坡土壤中含有较多的硫化菌,硫化菌降低了硫酸盐还原菌的破坏作用;Q235钢与X70钢U形试样在新加坡酸性土壤中埋样1年后均发现了应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking,SCC),表现出明显的SCC敏感性,X70钢应力腐蚀敏感性强于Q235钢,钢的强度对于应力腐蚀敏感性有一定的影响;点蚀的发生和酸性土壤环境促进了应力腐蚀的发生,其应力腐蚀过程主要受阳极溶解(Anodic dissolution,AD)控制,同时可能存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)的混合控制。     

16MnR钢在苯菲尔液中应力腐蚀开裂敏感性的研究

本工作采用电化学技术与慢应变速率应力腐蚀试验技术相结合的试验方法,研究了大化肥生产中的二氧化碳吸收塔和再生塔用16MnR钢母材及焊接接头在沸腾的碳酸钾液中及苯菲尔液中的电化学行为和应力腐蚀开裂行为。得出16MnR钢在沸腾的碳酸钾溶液中发生应力腐蚀开裂的电位区间大致在-700～-900mV的范围内;而在V_2O_5含量为0.5％的沸腾苯菲尔液中没有应力腐蚀开裂敏感性。V_2O_5既缓蚀了16MnR钢在沸腾碳酸钾溶液中的均匀腐蚀,又使该体系脱离了发生应力腐蚀开裂的电位区间。据此提出,在二氧化碳吸收塔和再生塔的设备制造中,为防止应力腐蚀开裂而进行的热处理不是必须进行的工艺过程。     

0Cr18Ni9不锈钢在不同沸点MgCl_2溶液中的应力腐蚀开裂问题

本工作用慢应变速率应力腐蚀试验技术研究了0Crl8Ni9不锈钢在不同沸点MgCl_2溶液中的应力腐蚀开裂行为,并与不同条件的恒负荷试验结果进行了比较,在材料一介质系统的应力腐蚀开裂敏感性较低时,慢应变速率应力腐蚀试验方法有灵敏度高、试验时间短、试验结果确切的优点,而且应变速率在一定程度上反映了材料一介质系统的应力腐蚀开裂敏感性。恒负荷及慢应变速率应力腐蚀试验期间腐蚀电位的测量表明,电位先朝正方向,然后朝负方向移动显示了一种膜生成及膜破裂的过程。     

外加电位对C110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响

通过C110钢的硫化物应力开裂试验和氢渗透试验,研究了外加电位对C110钢抗硫化物应力开裂及氢渗透行为的影响,并对其开裂机制进行了探讨。结果表明:当加载应力为C110钢屈服强度的85%、未外加电位时,C110钢通过了NACE TM 0177-2016标准A法检测,具有良好的抗硫化物应力开裂性能,而外加-100mV和+100mV电位(相对于开路电位)时,C110钢试样发生了断裂,硫化物应力开裂敏感性增强;外加阳极电位时,开裂机制与阳极溶解有关;外加阴极电位时,开裂机制与阴极析氢有关;随着外加阴极电位的增大,稳态氢渗透电流密度增大,次表面氢浓度增大,硫化物应力开裂的敏感性增强。     

高温碱液浓度与温度及应变速率对316L不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过不同应变速率的拉伸试验,研究了316L不锈钢在不同温度和浓度的NaOH溶液中的应力腐蚀开裂行为,分析了以上三个因素对该钢应力腐蚀开裂的影响.结果表明:当应变速率为10-5s-1时,316L不锈钢不会发生明显的应力腐蚀开裂,而当应变速率降低到10-6s-1时,在高温低浓度的NaOH溶液中该钢会发生明显的应力腐蚀开裂;当应变速率为10-6s-1时,NaOH溶液温度对316L不锈钢应力腐蚀开裂的影响程度要高于浓度的.     

奥氏体不锈钢三通裂纹分析

对与脱甲烷塔相连的奥氏体不锈钢管道三通上发现的裂纹性质与成因进行了试验分析。指出管件破裂基本上属氢脆引起的穿晶型解理开裂,即阴极型应力腐蚀破坏。三通冷加工成形后未经高温固溶处理,致使18—8型亚稳定钢中30％以上的奥氏体组织转变成马氏体组织;介质为未经脱硫的甲烷,含较多H2S;较高的加工残余应力、组织应力和应力集中;材料存在缺陷,是导致上述问题的主要原因。改进三通加工成形工艺,及时进行固溶处理,提高奥氏体不锈钢的稳定性,是避免裂纹的关键技术手段。此外,尚需严控介质中Cl^-离子和H2S含量,降低残余应力水平。     

管线钢应力腐蚀破裂的机理与寿命预测

阐述了管线钢在高pH和近中性pH环境中的应力腐蚀破裂（SCC）机理，高pH SCC为阳极溶解，而近中性pH环境较复杂，主要观点是阳极溶解和（或）氢致开裂。分析了SCC裂纹萌生和扩展过程。介绍了相关的SCC寿命预测方法，重点讨论了Weibull分布和Monte Carlo模拟。     

埋地管线钢在高pH值环境的膜致应力试验研究

采用慢应变速率法测量了X70管线钢在模拟高pH值土壤介质应力腐蚀过程中的膜致应力。通过试验研究可知:X70管线钢在1N Na2CO3 1N NaHCO3溶液中存在大小约为31 MPa的膜致应力,该力在应力腐蚀破裂过程中一直存在,并与外应力相叠加,从而促进了位错的发射、增殖和运动。同时,运用灰色理论中的等间距数列预测建立了GM(1,1)模型,对膜致应力-时间的关系进行了数据分析。试验结果和灰色理论分析表明:膜致应力大约在4 h达到稳定,并在继续腐蚀过程中保持不变。     

慢应变拉伸速率和H_2S,Cl~-及H~+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂的影响

通过慢应变速率拉伸、均匀设计和扫描电镜等方法,研究了慢应变拉伸速率和H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂敏感性的影响。研究表明,随着拉伸应变速率的减小,08Cr2AlMo钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,拉伸速率为5.67×10-6s-1时试样已发生应力腐蚀开裂。H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂敏感性具有重要影响作用,影响因素两两之间存在协同作用。在饱和H2S溶液中,杂质离子Cl-和H+对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂具有促进作用。     

16MnR钢在硝酸盐环境下应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了16MnR钢在硝酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。测定了16MnR钢母材及焊接接头在硝酸盐环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率；同时研究了缓蚀剂、材质、溶液温度对16MnR钢应力腐蚀开裂的影响，结果表明，缓蚀剂谈明显的降低应力腐蚀敏感性，增加裂纹的孕育时间；焊接接头与母材相比，由于没有元素Ni的不良作用，具有较高的应力腐蚀抗力；16MnR钢的硝酸盐应力腐蚀敏感性随温度升高而降低。     

奥氏体钢传热管在42%氯化镁溶液(沸)中的应力腐蚀试验

通过奥氏体不锈钢传热管在沸腾42%MgCl2溶液中应力腐蚀试验,预制出含有轴向表面裂纹的试件,考察了08X18H10T奥氏体不锈钢在含氯离子介质中的应力腐蚀敏感性。对试件进行宏、微观分析,结果表明,介质中同时含氯离子和O2是该钢种发生应力腐蚀破裂的必要条件,对于未穿透管壁的表面裂纹,在裂纹前沿未开裂区域会产生C和S的偏析,材料塑性下降。     

304奥氏体不锈钢在酸性氯离子溶液中应力腐蚀性能的研究

采用慢应变速率拉伸实验研究了304奥氏体不锈钢在60℃时,不同氢离子浓度的NaCl溶液中的应力腐蚀性能。实验结果表明,随着氢离子浓度的增大,304不锈钢的应力腐蚀敏感性增强,但是当氢离子浓度达到一定程度时,应力腐蚀敏感性显著下降,这是由于当氢离子浓度过大时,均匀腐蚀的作用优先于应力腐蚀作用成为主导。在这种阳极溶解型应力腐蚀开裂中,氢和应力的交互作用增加了304不锈钢在酸性氯离子溶液中的应力腐蚀敏感性。     

天然气长输管线应力腐蚀破裂的敏感环境条件

介绍了管线钢应力腐蚀破裂（SCC）的类型及特点，重点阐述了高pH SCC介质和近中性pH SCC介质的形成条件，并针对我国西气东输管道SCC研究提出了有关模拟环境试验条件的几点建议。