电化学技术测氢渗透瞬变行为研究钢的氢脆——环境因素对钢的抗硫化物应力开裂性能的影响

本文用电化学技术测氢渗透瞬变曲线的方法,研究了pH、H_2S浓度、温度、NaCl浓度及电位等环境因素对钢在硫化物应力开裂中氢渗入钢难易的影响。 研究结果表明,用这一方法所得到的结论,与前人用传统的定载荷拉伸、定变形弯曲或其它方法试验所得的结论平行不悖,因此,认为用电化学技术测氢渗透瞬变行为,对研究环境因素对钢的抗硫化物应力开裂影响,将是一种有用的手段。     

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。     

回火温度对DP600钢氢扩散及氢脆敏感性的影响

利用慢应变速率拉伸和双电解池氢渗透试验,结合SEM、TEM、EBSD表征手段研究了不同回火温度下DP600钢中显微组织变化对其氢扩散及氢脆敏感性的影响.结果表明,DP600钢的氢脆敏感性和有效氢扩散系数均随回火温度的升高呈下降趋势,这主要与钢中位错、小角度晶界等可逆氢陷阱浓度降低以及碳化物/基体界面、大角度晶界等不可逆...     

SA516Gr70容器钢板氢致裂纹敏感性研究

针对容器钢板的氢致开裂问题，通过电化学充氢、氢渗透实验等方法，研究了不同厚度SA516Gr70容器钢板在硫酸溶液中的氢致裂纹敏感性，以及夹杂物对氢致裂纹的影响，并分析了其在不同低温条件下对应的氢扩散系数。结果表明：进入钢中的氢含量随充氢时间延长而增加；随着钢板压缩比增加，钢板组织细化，进入钢中的氢含量增加；SA516Gr70容器钢板诱发氢致裂纹的夹杂物主要为铝的氧化物，还有少量的锰的硫化物，以及镁、钙的氧化物；利用氢渗透实验测定了25～45℃条件下的SA516Gr70容器板氢有效扩散系数，通过数学模型拟合出氢扩散系数D与温度T的Arrhenius方程为：■。     

12.9级高强度耐候螺栓钢的抗氢致延迟断裂性能

针对自主研发的12.9级高强度耐候螺栓钢,利用氢渗透试验、恒载荷延迟断裂试验、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等,研究了其在不同温度回火后的抗氢致延迟断裂性能.结果表明:随着回火温度的升高,氢扩散系数D0增大,可扩散氢浓度C0略微增加;随着回火温度的升高,钢的抗氢致延迟断裂性能明显提高,断口起裂区比例减小,600℃时几乎...     

石油用S135钻杆钢氢渗透与氢致滞后开裂行为

通过电化学渗氢技术与恒载荷拉伸试验方法,研究了不同充氢电流密度下S135钻杆用钢的氢扩散系数、试样中的可扩散氢浓度及其氢致开裂门槛应力。结果表明,S135钻杆用钢在0.5 mol/L H2SO4+0.25 g/L As2O3溶液中电化学充氢后的可扩散氢浓度C0与充氢电流密度的平方根i成正比,恒载荷条件下,氢致开裂门槛应力σHIC随可扩散氢浓度的对数lnC0的升高而下降。     

回火温度对含Nb低合金高强度钢氢行为的影响

采用X射线衍射、电化学氢渗透和动态充氢拉伸试验研究了含Nb低合金高强度钢560、600和640℃回火的氢行为,建立了氢扩散系数、氢浓度、氢扩散激活能与氢陷阱密度之间的定量关系。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢的位错密度降低,氢陷阱密度降低,氢扩散系数增大,氢扩散激活能和氢浓度降低,氢脆敏感性下降。     

回火温度对新型系泊链钢的组织与氢扩散行为的影响

采用透射电镜和背散射电子衍射(EBSD)研究了560、600和640℃3种不同温度回火对新型系泊链钢显微组织的影响,并用电化学渗透方法研究了氢在这3种不同温度回火系泊链钢中的扩散行为。结果表明,随回火温度的升高,系泊链钢中析出的碳化物由弥散分布的细小针状向稀疏分布的椭圆状和球状转变;小角度晶界减少,大角度晶界增多;640℃回火试样的氢扩散系数比560℃回火试样的氢扩散系数增大近一个数量级,而扩散激活能仅略微减小;在相同充氢条件下,室温总可扩散氢大大减少。氢扩散行为的变化主要是由回火组织中晶界、碳化物等氢陷阱的变化所致。     

普光气田集输管线L360钢硫化物应力腐蚀门槛值研究

研究了L360MCS和L360QCS钢在普光气田集输系统中的氢渗透行为,以及不同载荷水平下L360钢的断裂临界氢浓度。结果表明,L360MCS钢中可扩散氢质量浓度低于2.67mg·kg-1时不易发生硫化物应力腐蚀开裂,高于3.86mg·kg-1为开裂危险区;L360QCS钢中的可扩散氢质量浓度低于2.93mg·kg-1时不易发生硫化物应力腐蚀开裂,高于4.41mg·kg-1时为开裂危险区。结合氢探针技术对于现场在用管道氢浓度进行了测试和比对,表明普光气田目前集输管道在正常工况下发生硫化物应力腐蚀的可能性较小。     

回火温度对含V、Nb高强度低合金钢氢脆敏感性的影响

采用氢渗透试验和动态充氢拉伸试验研究了920℃冰水淬火后回火温度(560、600和640℃)对某含0.15%V和0.05%Nb(质量分数)高强度低合金钢的氢扩散系数和氢脆敏感性的影响,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电镜(TEM)观察分析回火试样的微观组织。结果表明,随回火温度升高,氢扩散系数增加,氢扩散激活能降低,同时钢的氢脆敏感性也降低,这是因为随回火温度升高,钢中作为氢陷阱的位错密度减少,从而使得氢陷阱密度减小,在相同的充氢条件下可扩散氢含量减小。     

显微组织和夹杂物对12Cr2AlMoV钢抗硫化物应力腐蚀开裂的影响

作者研究了钢中显徽组织、流含量及夹杂物对低合金钢12Cr2AlMoV抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能的影响。 结果表明,12Cr2AlMoV钢的抗SSCC的能力随着微显组织的变化而变化。在相同温度下处理的正火回火索氏体加铁素体组织抗SSCC能力比淬火回火的索氏体组织好。特定的硬度规定并不能保证良好的抗SSCC性能,其性能主要取决于显微组织。显微组织和钢中的氢扩散系数D有着较密切的联系。钢中硫含量和夹杂物的增加,可使钢的抗硫性能下降。除硫化锰夹杂外,其它脆性夹杂物也可诱发氢致开裂从而引起SSCC。     

氢陷阱对纯净钢SM490B中氢扩散行为的作用

利用电化学氢渗透法研究了氢陷阱对纯净钢SM490B中氢扩散的影响,研究结果表明,在SM490B钢中不可逆氢陷阱对氢的表观扩散系数没有影响,但会延长氢原子的穿透时间,而可逆氢陷阱则降低了氢的表观扩散系数.当氢渗透电流密度小于8 mA/cm2时,随充氢电流密度增加,氢原子的表观扩散系数随之增大;当氢渗透电流密度大于8 mA/cm2后,随着氢渗透电流密度的增大,氢在SM490B钢中的表观扩散系数保持恒定.在温度30℃时,氢原子在无氢陷阱的纯净钢SM490B理想晶格中的扩散系数为3.97×10-5cm2/s.     

回火温度对系泊链钢氢扩散行为的影响

系泊链对海洋平台的安全性起着重要的作用。本文用电化学氢渗透方法研究了560、600、640℃三种回火温度对系泊链钢氢扩散行为的影响。结果表明:可逆氢陷阱比不可逆氢陷阱对材料的表观扩散系数影响较大;随着回火温度的升高,氢的表观扩散系数增加,扩散通量增加,表观扩散激活能减小;随着渗透温度的增加,氢的表观扩散系数增加,穿透时间减小。     

1000 MPa级别超高强钢延迟开裂机理的研究北大核心CSCD

利用U形弯曲试验、动态充氢恒载荷试验和氢渗透试验研究了3种1000 MPa级别超高强钢的氢致延迟开裂性能。U形弯曲试验和动态充氢恒载荷试验结果表明,3种试验钢的氢致延迟开裂敏感性由高到低依次为:B钢>A钢>C钢。氢渗透试验结果表明,3种试验钢的氢表观扩散系数由低到高依次为:B钢>A钢>C钢。3种1000 MPa级别超高强钢的延迟开裂机理为:随着钢的强度提高,钢中氢陷阱浓度越高,钢的氢表观扩散系数下降,同时配合环境中氢浓度的变化,钢中氢浓度势必提高,一旦氢浓度达到延迟开裂临界氢浓度C0,试验钢即会出现氢致延迟开裂现象。超高强钢延迟开裂的两个重要影响因素为钢中氢陷阱浓度和环境中氢浓度。     

阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响

在海水环境中,采用电化学试验、氢渗透试验和慢应变速率试验(SSRT)以及结合SEM断口观察,研究了阴极充氢对1000 MPa级高强钢氢脆敏感性的影响。结果表明:阴极充氢电位对高强钢的氢渗透行为影响明显,随着阴极充氢电位的负移,氢的扩散系数波动不大,但饱和渗氢电流和氢溶解度逐渐增加,在阴极充氢电位为-1.05 V时,氢的溶解度为3.35 mol/m~3,为最大值。随着阴极充氢电位的负移,断口形貌逐渐由韧性断裂向解理脆性断裂转变,且断口边缘逐渐出现明显的解理裂纹。在阴极充氢电位为-0.91 V时,高强钢的氢脆系数约为25%,为最适宜的阴极保护电位。     

Cr-Mo-V系高强度钢的应力腐蚀开裂行为

用改进的WOL型试样研究了Cr-Mo-V系高强度钢在3．5％NaCl水溶液中的应力腐蚀断裂行为,并与常用的42CrMo钢进行了对比。结果表明,回火温度对实验钢的应力腐蚀开裂行为有显著影响。当回火温度较低时,Cr-Mo-V钢的KISCC较低,且随回火温度的升高缓慢提高,断裂方式主要为沿晶断裂;当回火温度超过约873K后,KISCC显著提高,断口中穿晶断裂所占的比例明显增加,断裂方式逐渐转变为穿晶型断裂为主。在相同的强度水平下,Cr-Mo-V钢的KISCC高于42CrMo钢,且在低强度水平下二者差别较大。对42CrMo钢,KISCC随屈服强度升高呈指数下降。但对Cr-Mo—v钢,则并非如此,即在强度保持不变（Rp0.2=1410—1440MPa）的条件下,KISCC随回火温度升高而明显提高。Cr-Mo—V钢和42CrMo钢的KISCC均随回火温度的升高呈指数关系增加。     

X80 管线钢在酸性环境下的氢致开裂行为研究

目的研究X80管线钢在我国典型酸性环境(鹰潭土壤模拟溶液)下的氢致开裂行为。方法采用电化学动电位扫描技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜技术,分析氢在X80管线钢中的渗透行为、材料的放氢行为、电化学充氢对材料拉伸性能的影响以及材料断口的形貌。结果通过氢渗透实验测得,在室温下,氢在X80管线钢中的的氢扩散通量J∞=7.31×10-11mol/(cm2·s),有效扩散系数Deff=5.36×10-8cm2/s,可扩散氢浓度C0=7.64×10-5mol/cm3。钢中的氧化铝类非金属夹杂及表面点蚀坑促进了氢致裂纹的萌生,充氢后试样发生穿晶断裂。随着充氢时间的增加,断口由韧性断裂转变为脆性断裂,氢致开裂敏感性增高。结论 X80管线钢在我国典型酸性环境下(鹰潭土壤模拟溶液)具有较高的氢致开裂敏感性。     

回火温度对2Cr13不锈钢应力腐蚀开裂和力学滞后的影响

采用慢应变试验法(SSRT)测试了2Cr13不锈钢在1020℃淬火及不同回火温度条件下的应力腐蚀开裂(SCC)特性,并利用电阻应变计传感器设计原理,测试了回火温度对2Cr13钢力学滞后的影响。结果表明,在270~420℃回火区间,随着回火温度升高,2Cr13钢强度略有增加,滞后略微减小,而应力腐蚀抗力则显著降低。分析认为,在试验温度区间,随温度升高,回火温度接近2Cr13钢敏化和第一类回火脆性温度,加之二次硬化效应,使得该材料应力腐蚀抗力随回火温度升高而显著降低;2Cr13钢力学滞后和其强度及亚结构有关,滞后误差随着材料强度增加而减少。     

氢在X90管线钢中的扩散特性

利用电化学渗透技术对X90高强度管线钢在0.5mol/L H_2SO_4中的氢渗透特性进行了研究。获得了不同充氢电流密度、溶液温度和试样厚度条件下X90管线钢的氢扩散规律。结果表明:随着电流密度和试样厚度增大,氢在X90管线钢中的有效扩散系数均逐渐增大,而氢含量则逐渐减小;随充氢溶液温度的升高,有效扩散系数也逐渐增大;并分别获得了有效扩散系数和氢含量与试样厚度的拟合关系式。     

高压煤制气环境下X80钢及热影响区的氢渗透参数研究

采用焊接热模拟技术制备了X80管线钢焊接接头热影响区不同亚区的试样,通过高压含氢煤制气环境下的氢渗透实验考察了X80钢及热影响区中的氢渗透行为,并计算了相应的氢渗透参数.结果发现,与X80钢相比,热影响区的氢扩散系数有了不同程度的增加,且随峰值温度的升高而增加,吸附氢浓度、氢溶解度和氢陷阱密度则呈现了相反的规律.结合显微组织分析发现,大角度晶界含量、位错密度和晶界平直度为影响氢渗透参数的主要因素.过热粗晶区具有最高的氢扩散系数,主要是由于该区峰值温度最高,奥氏体晶粒发生严重长大,晶界平直度增加,冷却后生成了粗大的贝氏体铁素体,大角度晶界含量显著减少,位错密度较X80钢也有所降低,对氢的捕获作用减弱.