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...     

三种钢的氢脆敏感性探讨

1 前言 材料的氢脆敏感性与许多因素有关,这些因素对氢脆敏感性是否产生联合作用(如应力集中系数Kt和应变速率)等问题还研究得不多。Johnson等曾利用电解充氢的方法研究过高强钢试样氢脆与缺口脆性的加和作用问题,得出在充氢与不充氢情况下缺口处抗拉强度随缺口锐度(缺口处截面半径与缺口根部半径之比)而变化的规律基本一致,但对氢脆敏感性是如何受形变速率而变化的、随着缺口锐度的增大,氢脆敏感性会不会增大到一个极限值等问题尚未论及。     

1500 MPa级40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性

通过慢应变速率拉伸实验研究了Si含量分别为0.25%和1.16%的1500 MPa级40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性,即充氢后缺口试样抗拉强度下降率,冲击实验用来测试1 mA/cm2电流密度下充氢后试样的断裂韧性值,分析氢致裂纹的扩展方式.结果表明,由于Si抑制回火过程中碳化物的形核和长大,高Si含量的40CrNi3MoV钢中回火析出的碳化物被细化且弥散分布,作为氢陷阱使氢分布均匀,抑制了氢向裂纹尖端扩散,高Si含量的40CrNi3MoV钢的氢脆敏感性较低.     

应变速率对预充氢DP780钢氢脆敏感性的影响

利用电化学预充氢和慢应变速率拉伸实验研究了不同应变速率(10-4、10-5和10-6 s-1)条件下DP780钢的氢脆敏感性.结果 表明,随应变速率降低,材料的氢脆敏感性增强,但其变化幅度与初始预充氢状态有关.当预充氢电流密度较小时,充氢量少且钢中无初始氢致裂纹,随应变速率降低,更多氢原子可扩散至试样心部应力集中处,导...     

回火马氏体钢中氢的扩散行为及其氢脆敏感性

通过TDS方法研究了氢在18Cr2Ni4W和25CrNi2MoVNb两种低温回火马氏体钢中的扩散行为,同时结合慢应变速率拉伸实验研究了这两种马氏体钢的氢脆敏感性。结果表明,与18Cr2Ni4W钢相比,25CrNi2MoVNb钢因碳含量较高和晶粒显著细化作用使抗拉强度从1300 MPa级提高到了1500 MPa级后,其氢脆敏感性也明显增加。通过试样充氢后放置试验,测定氢在25CrNi2MoVNb钢和18Cr2Ni4WA钢中的扩散系数分别为7.87×10-7 cm2/s和3.99×10-7 cm2/s。可见,氢在25CrNi2MoVNb钢中更容易扩散,因而在充入相同可扩散氢时,25CrNi2MoVNb钢性能损失更大。     

EH36钢的焊接工艺

通过对"西气东输"压气站管线EH36钢焊接性能的研究,并根据"西气东输"工程技术的标准(Q/SY XQ18-2002),制定了2种焊接工艺方案.第1种方案是采用钨极氩弧焊根焊,焊条电弧焊填充、盖面;第2种方案是采用焊条电孤焊根焊,自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面.研究结果表明,2种焊接工艺方案均符合有关标准的要求.因此.在施工时应根据实际的人员、设备与地质情况选择合适的焊接工艺方案进行焊接.     

原奥氏体晶粒尺寸对低合金高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

通过预充氢拉伸和动态充氢拉伸两种试验研究3种不同温度淬火然后560 ℃回火试样中原奥氏体晶粒尺寸对一种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性的影响。结果表明,电流密度＞1.0 mA/cm²时发生氢诱发裂纹而在发生屈服时就脆断,原奥氏体晶粒尺寸对预充氢拉伸与动态充氢拉伸的氢脆敏感性都没有影响。当电流密度＜1.0 mA/cm²时,发生应力诱发氢致滞后裂纹而断裂,在预充氢后拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性略有影响,氢脆敏感性随原奥氏体晶粒增大而略微增大;在动态充氢拉伸时,原奥氏体晶粒尺寸对氢脆敏感性基本没有影响。因此,原奥氏体晶粒尺寸对这种低合金高强度系泊链钢的氢脆敏感性作用不明显。     

贝氏体/马氏体复相高强钢中的氢陷阱

运用电化学渗透技术研究了传统高强钢(42CrMo)和贝氏体/马氏体复相高强钢(U20Si)中氢的扩散和氢陷阱。结果表明，氢在U20Si钢中的扩散系数远小于在淬火回火的42CrMo高强钢中的。另外，两种材料中氢陷阱的情况不同，U20Si钢中的氢陷阱主要为高度均匀弥散分布的贝氏体/马氏体板条界和薄膜状残留奥氏体，而42CrMo钢中的氢陷阱主要为铁素体/渗碳体界面。U20Si钢中的氢陷阱数量超过42CrMo钢的。力学性能测试表明，U20Si钢的氢脆敏感性低于传统的42CrMo钢的。断口分析显示前者的断口为准解理，后者的断口为沿晶断裂。U20Si钢氢脆敏感性低与其氢陷阱数量多且分布均匀密切相关。     

氢陷阱对临氢钢氢扩散系数测定的影响

采用双电解池电化学氢渗透法测试氢在临氢钢中的扩散系数,并通过对比修正前后氢渗透公式的拟合结果,评价临氢钢中的氢陷阱对氢扩散行为的影响。结果表明:氢陷阱会降低氢扩散系数的测量值,并导致不同厚度试样的测量值存在差异。从材料均匀性方面考虑,选取较厚的试样应获得更准确的测试值。     

铌微合金化对系泊链钢氢脆敏感性的影响

金属的氢脆敏感性与氢在其中的扩散密切相关,添加适量的铌能显著降低钢的氢脆敏感性.采用电化学氢渗透试验、动态充氢拉伸试验研究了氢在不含铌和含0.03％、0.05％和0.08％Nb(质量分数)的高强度低合金系泊链钢中的扩散行为及Nb含量对钢的氢脆敏感性的影响.结果表明:随着Nb的质量分数从0增加到0.05％,氢在钢中的扩散...     

EH36钢焊接接头海水腐蚀疲劳性能及断裂机制

以EH36钢焊接接头为研究对象,研究了其在南海实际海水环境下不同应力范围的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断裂机制。根据DNV-RP-C203标准中规定修正实际海水环境腐蚀疲劳试验结果,修正后的S-N曲线方程为lg N=15.414-4.005lg Δσ。从S-N曲线上可看出,EH36钢焊接接头在实际海水中寿命随着疲劳应力范围的增大而显著降低,其腐蚀疲劳性能优于DNV-RP-C203标准模拟海水环境下的焊接接头的腐蚀疲劳性能。采用扫描电镜观察焊接接头腐蚀疲劳断裂面发现,腐蚀疲劳裂纹源区主要发生在焊接接头表面,分析原因为焊接接头表面产生的腐蚀坑周围具有显著的应力集中,导致裂纹萌生。腐蚀疲劳裂纹扩展区宏观上较为平坦,焊接接头表面多处裂纹源区产生的撕裂棱在此区域汇合成一条撕裂棱;微观上裂纹扩展区出现了明显的疲劳台阶和二次裂纹,裂纹扩展方式主要为穿晶;腐蚀疲劳瞬间断裂区主要形貌为韧窝,断裂形式主要为塑性断裂。创新点： 基于成组法疲劳寿命预测理论,得出EH36钢在南海海水环境下的焊接接头的S-N曲线。同时结合微观分析方法研究焊接接头腐蚀疲劳断裂面微观特征,揭示实际海水自由腐蚀环境下EH36钢焊接接头腐蚀疲劳机制。     

EPS处理对QStE700TM钢氢脆敏感性影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)和双电解池电化学氢渗透等手段,研究了湿法抛丸(EPS)、酸洗和干式抛丸3种表面处理工艺对QSt E700TM高强结构钢氢脆敏感性及氢渗透动力学参数的影响规律;并结合不同处理工艺钢板试样表面氧化铁皮残留、硬度和残余应力变化,探讨了EPS工艺对QSt E700TM钢氢脆敏感性影响机理。结果表明,EPS工艺处理QSt E700TM钢试样的氢脆敏感性仅为8.1%,相较于酸洗和干式抛丸工艺分别降低了12.7%和20.5%。这与EPS工艺处理钢板表面氧化铁皮残留少,残余应力为-150～-300 MPa范围内的压应力有关。另外,EPS处理钢试样因更小的氢扩散通量(J_∞L)和有效氢扩散系数(D_app)及更大的滞后时间(t_L)和阴极侧次表面氢浓度(c₀),表现出比干式抛丸工艺处理钢试样更好的阻碍氢扩散性能,进而表现出更低的氢脆敏感性。综合考虑,EPS工艺是一种全新、可靠的和低碳环保的高强钢表面除鳞工艺。     

钢的氢脆的新研究方向

简要回顾了人们对钢的氢脆问题的认识过程和研究历史,概述了钢中氢的存在状态与氢脆的关系,钢的塑性变形与氢脆的关系,其中包括断口形貌和断裂过程。此外还论述了奥氏体不锈钢的氢脆及氢引起的断裂现象等共性问题。     

阴极保护下X65钢在模拟海水中的氢脆敏感性研究

采用阴极极化条件下的氢渗透实验和慢应变速率拉伸实验研究了X65钢在模拟海水中的氢渗透行为及其对断裂机理的影响。氢渗透实验结果表明,阴极极化过程中试样表面的钙镁沉积层能显著地降低氢扩散系数,采用Fourier方程、Laplace方程以及时间滞后法计算得出的有效氢扩散系数平均值为1.49×10-7cm2·s-1。结合变电位极化氢渗透测试结果、拉伸试样断口分析以及极化曲线测试,对阴极极化条件下X65钢的氢脆敏感性进行评估。结果显示,随着极化电位的降低,X65钢中的吸附氢浓度呈指数规律上升。当极化电位较高时,X65钢的裂纹扩展受阳极溶解和阴极析氢的双重作用控制。当极化电位较低,如-1200 mV时,钢中的吸附氢浓度急剧增加,脆性断裂区域的比例上升,X65钢发生氢致脆化失效。     

40CrNiMoA高强钢氢脆敏感性和氢含量的关系

测试了40CrNiMoA高强钢在湿空气环境中的应力腐蚀性能,采用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)和拉伸冲击试验等方法,研究试样断裂形貌及其脱氢前后的力学性能。结果表明:40CrNiMoA高强钢在湿空气中发生了沿晶应力腐蚀开裂,断口形貌特征为氢脆;俄歇电子能谱结果提示晶界偏聚不是发生氢脆的主要原因;脱氢处理后,抗拉强度和屈服强度明显下降,断面收缩率明显上升,冲击功也有所上升。     

EH36钢埋弧焊接头CTOD试验中的突跃效应及评价

根据BS 74 4 8试验标准 ,在对海洋石油平台用钢EH36单、双丝埋弧焊接头的焊缝和热影响区 (HAZ)进行低温下 (- 15℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)测试时 ,多个试样出现了”突跃”(F -V曲线上瞬间载荷下降、位移增加变慢 ) ,亦称”POP -IN”现象。针对这一问题 ,依据BS 74 4 8-Ⅰ中的有关评定标准 ,对存在POP -IN现象的试样进行了F-V曲线上载荷 -位移变化的测量、计算 ,并在光学显微镜 (× 10 0 0 )下观察了断裂面上脆性起裂点处的微观组织 ,从而合理取舍了焊接接头这一非均质结构中出现的POP -IN效应。     

高强度螺栓用钢40CrNiMoA和12CrNi9MoV的氢脆敏感性北大核心CSCD

通过对高强度螺栓用12CrNi9MoV钢进行淬火+二次淬火+回火(QQ’T)工艺的热处理,研究了氢在其中的扩散和陷阱行为以及该钢的氢脆敏感性,并与一般工程用钢40CrNiMoA进行了对比。结果表明,低碳高镍的12CrNi9MoV钢经QQ’T后具有良好的综合性能;相比于相同强度级别的40CrNiMoA钢,氢在12CrNi9MoV中具有较低的扩散系数;12CrNi9MoV钢抵抗氢致断裂的能力更强,该钢中存在的氢陷阱类型为位错和晶界;且在海水环境中,12CrNi9MoV钢的析氢倾向性更弱。     

海洋平台用钢EH36-Z35连续冷却转变及正火工艺

利用热模拟试验机绘制了海洋平台用钢EH36-Z35的连续冷却转变曲线，并用光学显微镜观察不同正火工艺下的显微组织，找出了生产现场出现正火欠热组织的原因，并优化了正火工艺。结果表明，EH36-Z35钢的Ac₃为859℃,在<2℃/s的冷速下可获得高温转变组织铁素体+珠光体；在相同的冷却制度下，820℃和850℃正火处理后存在正火欠热组织，经890℃正火处理后获得了铁素体+弥散珠光体的合格组织。通过改变加热速度和冷却速度得到EH36-Z35钢较为合理的正火工艺为从室温用时130 min加热至890℃并保温10 min,先以5℃/s的冷速冷却到730℃,再以0.2℃/s的冷速冷却到650℃,然后以0.15℃/s的冷速冷却到400℃,之后空冷。     

EH36船体结构钢淬火工艺研究

利用金相显微镜、电子万能材料试验机、摆锤冲击试验机和布氏硬度计等研究了800～1100℃淬火对EH36高强度船体结构钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:800～850℃淬火后的组织主要是铁素体+上贝氏体;900℃时为铁素体+贝氏体+马氏体的三相混合组织;950℃及以上为单一的马氏体组织,随淬火温度的继续升高,位错密度减小,马氏体晶粒长大。水淬后EH36钢的强度和硬度显著提高,冲击韧度大幅度下降;EH36钢的强度、硬度和冲击韧度都随淬火温度的升高而呈先增加后减小的趋势。