碱性硫化物环境中建筑用钢的应力腐蚀行为研究

通过模拟碱性硫化物土壤环境,研究了X70钢的应力腐蚀行为。结果表明,高应变速率下,剪切断裂组织的SCC敏感性较高,微观组织未出现二次裂纹,断裂机理以氢脆断裂为主;应变速率较低时,X70钢的断口出现以脆性解理为主的大腐蚀坑,断裂机理以阳极溶解断裂为主。     

G105钢级钻杆在含有H2S环境下的腐蚀研究

根据NACETM0284-2003标准的试验方法,采用NACETM0177-2005标准的A溶液（5％NaCl＋0．5％CH,COOH＋饱和H2S水溶液）对G105钢级钻杆在3种不同温度下进行标准氢致开裂（HIC）评价实验和应力腐蚀（SSC）实验。结果表明,在标准HIC实验中试样没有出现裂纹,在标准SSC实验中试样发生断裂,因此,G105钢级钻杆在含有H2S环境下不宜长期使用。     

钻杆腐蚀性能对比分析

采用氧腐蚀试验、CO2腐蚀试验、硫化物应力腐蚀试验,对比分析36Cr Ni Mo4与4130H两种材质钻杆的抗腐蚀性能。分析结果表明:36Cr Ni Mo4与4130H两种材质钻杆的氧腐蚀速率基本相同;36Cr Ni Mo4材质钻杆的抗CO2腐蚀性能优于4130H材质,但抗硫化物应力腐蚀开裂性能明显低于4130H材质。     

G105钻杆钢在H_2S溶液中的应力腐蚀开裂行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了G105钻杆钢在H_2S溶液中的应力腐蚀开裂行为,采用扫描电镜(SEM)对断口形貌进行分析。结果表明:G105钻杆钢在H_2S溶液中具有明显的应力腐蚀敏感性,随应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性增加。G105钻杆钢在空气中属于韧性断裂,微观断口形貌为韧窝。G105钻杆钢在H_2S溶液中的断裂形式为脆性断裂,裂纹萌生于试样表面,为多个裂纹源。环境中的氢进入材料中降低了原子的结合力,导致解理断裂。     

C110级油套管钢的显微组织和晶体学特征对硫化物应力开裂的影响

通过单轴拉伸试验即NACE-A法评估了C110级油套管钢的抗硫化物应力开裂(sulfide stress cracking, SSC)性能，对拉伸试验断裂和未断裂的试样进行了金相检验，以揭示显微组织、夹杂物、晶界和位错对C110级油套管钢抗SSC性能的影响。结果表明：断裂试样中的裂纹从夹杂物处萌生和扩展，裂纹附近区域几乎都是变形晶粒，晶粒中心平均取向差较大，从而增大了钢的SSC倾向。未断裂试样中以再结晶晶粒和亚结构晶粒为主，且高角度晶界较多，能有效阻止裂纹的萌生。     

G105钻具材料的渗氢行为研究

采用电化学渗氢和硫化物应力腐蚀开裂实验方法,研究了G105钢的钻杆、方钻杆、转换接头的渗氢性能,以及在应力渗氢环境下的断裂行为。结果表明,不同构件G105材料的渗氢电流和氢的渗透通量有明显区别。随充氢电流增大,试样的渗氢电流和氢的渗透通量增大。在不同应力条件下,3种部件的渗氢实验表明,其断裂时间随应力的增大而缩短。     

马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al的腐蚀性能

研究了马氏体沉淀硬化不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al的腐蚀性能,即应力腐蚀敏感性、抗氧化性能和抗盐雾腐蚀性能等。研究表明该钢具有较好的抗应力腐蚀性能,其应力腐蚀断裂形貌为穿晶、解理断裂,并有二次裂纹。500℃抗氧化性能很好,属于完全抗氧化级。抗盐雾腐蚀性能较好,经500h盐雾腐蚀试验,试样表面只有轻微的锈蚀,腐蚀速率较低。     

回火温度对V150钻杆钢的强韧性匹配的影响

对V150钻杆钢进行了系统的回火温度优化试验,大幅度提高了钻杆钢的冲击韧性。并通过第二相析出物的形态及数量统计,对钻杆钢的强韧性匹配规律进行了微观机理解释。结果表明,在回火温度的拐点温度以下,钻杆钢在保持V150钢级基础上,冲击韧性随回火温度升高提高了近50%。随着回火温度的升高,第二相粒子的体积分数先升后降,为钻杆钢保持高强度级别提供了优化空间,而第二相粒子由棒状趋于球化和材料基体的逐渐软化,是韧性提高的主要原因。     

输电线路压接金具错位型缺陷引发的失效及其仿真研究

通过对输电线路压接金具错位型缺陷引发的失效案例进行调研,发现因耐张线夹铝管尾部与钢锚未压合致铝管内钢芯锈蚀引发的事故很多。针对两起线夹失效案例,结合宏观、脱锌与腐蚀坑检查等试验分析,和基于试验结果的仿真分析,研究了错位型缺陷及其引发的腐蚀对钢芯应力恶化、断裂的影响。结果表明,铝管尾部与钢锚未压合,钢管口钢芯应力为正常时的3.1倍,不足以使钢芯断裂。密封不良引发钢管口钢芯缝隙内腐蚀,产生蚀坑和裂纹,当蚀坑深度达到0.5mm时,蚀坑内最大应力为正常时的8.3倍,达到钢芯的抗拉极限。蚀坑的出现与扩展使得管口钢芯应力状态迅速恶化至断裂。研究结果对防范和诊断类似事故有着重要价值。     

X100钢级螺旋缝埋弧焊管抗H_2S腐蚀性能研究

对X100钢级螺旋缝埋弧焊管进行了氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究,结果表明:X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体的抗H2S腐蚀性能差。分析认为:带状组织和硬度高是导致管体和焊接接头氢致裂纹超标的主要原因,氢致裂纹主要是穿晶型和沿晶型开裂;而焊缝中存在夹杂物,以及焊缝中晶内针状铁素体组织和热影响区中粒状贝氏体组织引起的硬度波动和偏高,是导致焊缝处发生应力腐蚀断裂的主要原因。电化学试验和残余应力测试,也进一步证实了X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体更易于腐蚀。     

G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀及常温电化学行为

目前,对G105钢钻杆在不同Cl-浓度下的腐蚀研究较少,通过高温高压釜模拟石油井动态高温高压环境,研究了G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀行为,采用极化曲线研究了其常温电化学腐蚀行为。采用体式显微镜和扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物膜形貌;采用X射线能谱分析仪(EDS)分析了腐蚀产物膜成分。结果表明:G105钢钻杆在含Cl-介质中发生孔蚀,严重时会出现明显的蚀坑;随着Cl-浓度的增加,钻杆的腐蚀速率和程度增加。     

H2 S-CO2环境下低铬钢的硫化物应力腐蚀开裂行为

目的评价90SS和90SS-3Cr油管钢在H_2S-CO_2环境下的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并分析其断裂机理。方法利用四点弯曲实验和慢应变速率拉伸实验,结合显微组织分析、扫描电子显微镜分析技术,研究90SS和90SS-3Cr两种钢材在H_2S-CO_2环境下的应力腐蚀开裂行为和断口形貌特征。结果 90SS-3Cr钢的显微组织中存在更多的非金属夹杂物。经过720 h四点弯曲实验后,90SS和90SS-3Cr试样表面均未出现宏观及微观裂纹,表现出良好的抗硫化物应力腐蚀开裂能力。在慢应变速率拉伸实验中,当H_2S浓度由0增加至6 mol/L时,90SS-3Cr试样的断后伸长率δ、断面收缩率φ及断裂时间t分别下降了71.6%,69.6%,61.4%,远高于90SS钢的塑性损失(分别下降2.9%,52.5%,10.3%)。断口形貌分析表明,90SS-3Cr钢在较低浓度H_2S时就由塑性断裂向脆性断裂转变。结论随着H_2S浓度的升高,90SS和90SS-3Cr钢的塑性损失增加,抗SSCC能力均下降。相比90SS钢,90SS-3Cr钢对应力腐蚀开裂更为敏感。     

温度对CO2饱和页岩气压裂液环境中N80和TP125V钢腐蚀行为影响研究

采用失重法、扫描电镜、X射线衍射仪、三维超景深显微镜结合电化学测量,着重研究了N80和TP125V钢在页岩气环境中60～120℃范围内的腐蚀速率的变化规律。结果表明,N80和TP125V钢腐蚀速率随温度的增加先增加后减小,100℃时达到最高值,分别为(0.169±0.014)和(0.198±0.007) mm/a;局部腐蚀速率也达到最大值,分别为1.13和2.47 mm/a,点蚀坑密度分别是2.0×10³和2.6×10³ pits/cm²。在60和120℃时,N80钢的腐蚀速率要高于TP125V钢的;而在90、100和110℃时,TP125V钢的腐蚀速率要高于N80钢的。表面分析结果表明,温度同时也会显著影响腐蚀产物膜的结构和组成。     

25Cr-20Ni-ODS钢在超临界水中的腐蚀行为

通过腐蚀增重试验和慢应变速率试验(SSRT)研究了25Cr-20Ni-ODS钢在超临界水(SCW)中的腐蚀性能。结果表明:25Cr-20Ni-ODS钢在超临界水中的耐蚀性较好,腐蚀1 000h后其腐蚀速率非常低;在600℃超临界水环境中试样发生了沿晶应力腐蚀开裂(IGSCC),且IGSCC敏感性随着溶解氧含量的增加而提高;而在650℃下,试样的断裂失效方式为塑性断裂,并没有观察到应力腐蚀开裂迹象。     

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征，采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布，同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控，探究了疲劳过程中的变形行为，通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律，对疲劳极限进行了快速评定。结果表明，700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处，其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似，均分为3个阶段：初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同，并随着应力幅值增加，温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。     

石油钻杆过渡段抗硫化氢应力腐蚀开裂行为研究

文章研究了Cr-Mo系和Mn-Mo系两类低合金石油钻杆用钢在H_2S饱和溶液中应力腐蚀开裂行为,介绍了按ASTM G38试验标准所进行的C—型试验方法和断口的制备,分析了这类断口的氫脆区、应力腐蚀区和撕裂区3个区域的腐蚀产物和形貌特征。     

En24钢在海水中的应力腐蚀

用恒位移弯曲试验,慢应变速率试验、动电位扫描和浸蚀试验研究了En24钢在海水中的应力腐蚀特性。结果表明,En24钢的环境敏感断裂倾向随强度降低而降低;强度低于临界值,则不出现应力腐蚀裂缝。外加电位对En24钢的环境敏感特性有重要影响,裂缝扩展平台速度于-900mV处出现极小值。依据裂缝扩展动力学、断口形貌、物理冶金参数和电化学等方面的判据,认为En24钢在海水中的应力腐蚀与电位密切相关。低于-900mV,属氢致开裂;高于-900mV,则由阳极溶解过程所制约;在一定电位范围内,不排除两种机理共同作用的可能性。     

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依据NACE标准研究了X80级管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和氢致开裂（HIC）行为。研究表明该X80级管线钢具有较好的抗SSCC和HIC性能,其中临界名义应力Sc达到：1 265 MPa;裂纹敏感率、裂纹长度率和裂纹厚度率均为0;酸性环境下氢的扩散以及应力集中的交互作用导致材料的韧性损失,从而促使裂纹的形成和扩展,最终导致材料断裂。以均匀细小的针状铁素体为主的显微组织具有优良的抗SSCC＆HIC性能。     

夹杂物对套管抗硫化氢应力腐蚀性能的影响

对套管硫化氢应力腐蚀A法试验的早期断裂试样进行了分析.结果表明：B类条形氧化铝类夹杂物可引起硫化氢应力腐蚀A法试验早期断裂失效;表面及内部B类夹杂物形成的鱼眼型白点,均可成为裂纹源;D类球形氧化物夹杂作为裂纹源可引起硫化氢应力腐蚀A法试验断裂失效;改进炼钢工艺,采取各种措施减少夹杂物数量是提高抗硫套管硫化氢应力腐蚀A法试验通过率的重要途径之一.     

新型无磁高强度A10不锈钢的耐海水腐蚀性能

通过盐雾试验、海水浸泡试验、实际海域挂片试验及应力腐蚀试验结合表面形貌观察和显微组织分析,研究了新型无磁高强度A10不锈钢及其对比材料917钢的耐海水腐蚀性能。结果表明:A10不锈钢在海水中全面腐蚀速率低,腐蚀试样表面光亮、无锈、无点腐蚀、无裂纹;而在相同条件下,917钢锈蚀严重。A10不锈钢在海水中的耐蚀性远优于917钢的,且具有优良的抗应力腐蚀开裂性能。