高强钢焊接接头在H2S介质中的应力腐蚀性能

用恒载位伸法分别测定了ＨＧ８０钢焊接接头（焊态和回火态）各区在室温饱和Ｈ２Ｓ溶液中的应力腐蚀破裂（ＳＣＣ）抗力。试验结果表明,ＨＧ８０钢接头在介质中表现出很低的断裂抗力。其中焊缝金属是最薄弱的环节。对于焊接接头而言,不能简单地用硬度来预测或评价材料ＳＳＣＣ敏感性,用回火处理来提高高强钢接头的ＳＳＣＣ抗力时需要慎重对待关键在于这种处理能否消除敏感组织或有所改善。     

H2S浓度对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率试验研究了H2S对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影响，揭示了国产X70管线钢及其焊接接头在含H2S腐蚀介质中的应力腐蚀敏感性随H2S浓度的增加而增加。焊接接头抗硫化氢应力腐蚀性能较母材低；H2S对国产X70管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能有着重要的影响。     

H_2S浓度和pH值对X65海管钢焊接接头腐蚀行为的影响

采用高压釜模拟海底集输环境,通过电化学测试技术、浸泡实验、SEM和XRD技术研究了H2S浓度和pH值对X65钢焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明,X65钢焊接接头中热影响区的开路电位最负,焊缝最正,母材介于两者之间,腐蚀电流密度从大到小的顺序为:热影响区母材焊缝;焊接接头平均腐蚀速率在0.1~0.25 mm/a之间,硫化物浓度增加、pH值降低均可导致腐蚀速率增加;X65钢海管焊接接头在模拟现场工况条件下以均匀腐蚀为主,焊缝区腐蚀程度低于热影响区。     

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。     

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...     

X65钢海管在CO2/H2S环境中的腐蚀研究

中海石油(中国)有限公司天津分公司为了节能减排,在渤海湾某油田开展了天然气利用项目,天然气外输海管选用X65管线钢铺设完成。随着油田不断深入开发,天然气中CO2和H2S含量都达到了较高水平,使该海底管线在运行过程中面临潜在的不确定性腐蚀风险。因此,本文研究了在不同运行工况条件下的X65钢海管焊缝区及热影响区的腐蚀形态和腐蚀规律。试验结果表明,在管线钢的焊缝区和热影响区存在不同程度的均匀腐蚀,而点蚀相对比较轻微;试样整体均匀腐蚀速率达0.1～0.3mm/a,属于中等偏高的腐蚀程度;pH降低、温度升高会使腐蚀速率增大,在管线运行和维护过程中需针对均匀腐蚀采取控制措施。本研究可以为今后海底管线选材、焊接工艺以及后期运维等工作提供借鉴。     

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CTOD断裂韧度

根据BS74 4 8断裂韧度试验标准 ,对X6 5管线钢焊接接头的低温 (0℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)进行了测试。取尺寸为B× 2B(B为试样厚度 )、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验 ,然后由所得到的 0℃下母材、焊缝和热影响区 (HAZ)的P -V曲线来计算CTOD值 ,并对试验结果进行了讨论和总结。对显微组织的分析表明 ,共有3个HAZ试件不满足裂纹尖端不超过熔合线 0 .5mm且落在粗晶区内的要求。该结果恰好与P -V曲线和所得的CTOD值相一致 ,从而解决了试验值分散性大的问题 ,同时为ECA评估提供了重要依据 ,验证了BS74 4 8标准的合理性并体现了它的优越性。     

X90管线钢焊接接头耐腐蚀性能研究

采用金属浸泡腐蚀试验、电化学腐蚀试验研究不同浓度或pH的HCl、NaOH、NaCl溶液对X90管线钢焊接接头(SMAW、GMAW、SAW)耐腐蚀性能的影响。结果表明:三种焊接接头的腐蚀速率随溶液浓度增加而增加,其中焊接接头对碱性环境耐蚀性较好,耐酸、盐类腐蚀性能较差,在较低浓度或pH下腐蚀接近轻度级别,SMAW焊接接头在pH=1的HCl溶液和5%的NaCl溶液中腐蚀达到重度级别。电化学腐蚀试验表明,SMAW试样自腐蚀电流最高,阻抗最低,三种焊接接头腐蚀均为重度级别,因此在强电解质溶液中建议采取保护措施。     

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.     

波动频率对X70钢焊接接头应力腐蚀行为的影响

研究了波动频率对X70管线钢焊接接头在阴极电位下的近中性介质中慢应变速率应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在波动:拉伸载荷和阴极电位(-850 mVSCE)条件下,存在着一定的SCC敏感性.在波动拉伸载荷试验(F-SSRT)情况下,SCC裂纹的扩展机理与匀速慢拉伸试验(SSRT)时的裂纹扩展机理明显不同,SCC裂纹可以从材料表面产生的微孔处萌生并沿主应力面扩展,当载荷波动频率增大到一定程度时,SCC裂纹转变为沿45°最大剪应力面扩展.X70管线钢焊接接头阴极电位下近中性介质中SCC敏感部位为过热区.同时分析了氢在F.SSRT试样SCC过程中的作用和机理.     

库尔勒土壤模拟溶液中X80钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

利用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电子显微镜(SEM)研究了库尔勒土壤模拟溶液中不同外加阴极电位下X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:阴极电位对X80钢焊接接头处的SCC敏感性影响较为明显。拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在Ecorr下,金属表面裂纹萌生于点蚀坑,试样开裂为阳极溶解机制。当外加电位为-800 m V至-900 m V时,金属处于阴极保护电位区,此时金属的SCC敏感性较低,其开裂机制为阳极溶解和氢致开裂混合机制。当外加电位小于等于-950 m V时,外加电位越低,材料的SCC敏感性越大,此时金属SCC行为表现为氢脆机制。     

X70 MS管线钢焊接接头硫化物应力腐蚀敏感性及氢捕获效率

目的分析探讨氢在X70级抗酸管线钢(X70MS)母材及焊接接头中的氢捕获效率及其对硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)敏感性的影响机理。方法依据NACETM0177标准,采用应力环拉伸试验分别获得X70 MS管线钢母材及焊接接头SSCC的临界应力门槛值(σscc)。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察拉伸断口形貌、氢显试验后表面形貌以及电化学充氢后裂纹区域EBSD观察。利用改进的D-S双电解池氢渗透技术,联用Letry应力腐蚀试验机,测量母材及焊接接头的氢渗透动力学参数。结果 X70 MS管线钢母材和焊接接头发生SSCC的临界应力门槛值σscc分别为362.1 MPa和338.4 MPa,拉伸断口均呈脆性断裂特征。与母材相比,焊接接头的氢渗透通量J∞和表观氢浓度Capp较大,氢有效扩散系数Deff较小,被捕获的晶格氢、可逆氢和不可逆氢浓度均较高。结论 X70MS管线钢焊接接头具有比母材较高的SSCC敏感性,一方面是由于焊接接头中的板条贝氏体组织晶界及其亚晶界均是氢扩散通道及捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;另一方面,焊缝区中有相对较多的易于裂纹穿晶扩展的{101}//ND取向晶粒,在应力和可逆氢的共同作用下,裂纹易穿过这些取向晶粒快速扩展。     

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.     

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.     

Study on H2S stress corrosion test of welded joint for X65pipeline steel and numerical analysis

The susceptibility of welded joint for the X65 pipeline steel to H2S stress corrosion cracking (SCC) is investigated.SCC tests on the steel are carded out in the environment based on NACE TM-O1-77 solution with saturated gaseous H2S. The threshold stress intensity factor and crack propagation velocity are calculated according to wedge-opening loading (WOL)specimens. The three-dimensional elastic-plastic finite element analysis of WOL specimens is pesformed by using the FEM programming package ANSYS. Stress field and concentration of hydrogen distribution property ahead of the crack tip are obtained. This paper surveyed the microstructure of welded joint and studied on the mechanical properties of X65 pipeline steel.It provides experimental basis for studying stress corrosion. The results of numerical analysis are consistent with conclusions of stress corrosion test.     

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H₂S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成,焊缝和粗晶热影响区的硬度较高,韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制,但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大,试样的腐蚀疲劳寿命显著降低,裂纹扩展的速率也越快.此外,二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展,裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象,这两类组织有着良好的抗氢脆能力.     

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。     

X65管线钢对接接头的疲劳性能

试验表明 ,焊接结构的疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处 ,因此合理地处理焊接接头焊趾可改善其疲劳性能。超声冲击处理是一种通过改变焊趾区几何形状、消除焊趾缺陷以及调整焊趾区残余应力场来改善焊接接头及结构疲劳强度的有效方法。利用自行研制的超声冲击装置对X6 5钢焊接对接管接头实施了处理 ,然后进行了焊态、超声冲击处理态及母材的疲劳对比试验。结果表明 ,X6 5钢焊接对接管接头焊态疲劳强度△σ(2× 10 6)为 2 19MPa ;母材的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 338MPa;超声冲击处理后接头的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 30 2MPa。