管线钢X65MS的硫化氢腐蚀开裂分析

针对管线钢X65MS的硫化氢腐蚀开裂的现象,通过成分偏析、钢中的非金属夹杂物以及组织形态匹配三个方面对HIC性能的影响进行了研究分析,得出硫、磷含量、夹杂物的尺寸以及组织形态是影响HIC性能的组织因素,并从实际生产出发,规定了各个影响因素的实际控制要求,对其他生产相关产品的企业有一定指导和参考作用。     

管线钢抗氢致开裂腐蚀性能

采用NACE TM0284-2003中A和B两种溶液对低碳和超低碳管线钢进行了腐蚀试验,并对试验结果和影响氢致开裂(HIC)敏感性的因素进行了分析。结果表明,试验钢均具有良好的抗HIC性能,合理控制成分中的C、Mn、P、S等元素含量是保证抗腐蚀性能的关键;同时,钢中的夹杂物、偏析和带状组织均会使材料的HIC敏感性增大,而以铁素体为主的细晶组织和组织中的大量位错对提高抗HIC性能起到了重要作用。     

热处理对电熔化焊管用C-Mn钢抗HIC性能的影响

采用连续式氮气保护热处理炉和实验室箱式热处理炉,研究了正火以及正火后加速冷却+回火工艺对电熔化焊管用C-Mn钢显微组织和抗氢致开裂(HIC)性能的影响。结果表明:试验钢采用正火虽然可以细化晶粒,但无法消除因连铸坯枝晶偏析造成的钢板带状组织,带状组织对试验钢的抗HIC性能有显著的劣化作用;采用正火后加速冷却工艺,带状组织完全消除,形成了铁素体和贝氏体的混合组织,板条状的贝氏体在原奥氏体晶内形核,有效地分割了原奥氏体晶粒,再通过后续合适的回火热处理,形成了热力学稳定的细晶组织,使得钢的抗HIC性能明显改善。     

带状组织对管线钢抗氢诱发开裂(HIC)性能的影响

应用NACE TM0284-96试验方法研究了5种X60管线钢的HIC性能。研究结果表明：珠光体含量对氢诱发裂纹的影响不大,如果不形成珠光体带状组织,即使Mn含量较高仍具有良好的抗HIC性能。因此控制带状组织的形成、获得热力学平衡且稳定的细晶粒组织是提高抗HIC性能的有效措施。     

两种组织类型的X70钢级管线钢的带状组织浅析(下)

根据抽检试验和工厂首批出证试验的结果,探讨和分析了铁素体+少珠光体型及针状铁素体型X70钢级管线钢带状组织的特点,带状组织形成与控轧及控冷工艺和钢的化学成分尤其是Mo的含量的关系,以及带状组织程度对钢管母材夏比冲击韧性、DWTT试验SA值、抗HIC性能的影响。     

两种组织类型的X70钢级管线钢的带状组织浅析(上)

根据抽检试验和工厂首批出证试验的结果,探讨和分析了铁素体+少珠光体型及针状铁素体型X70钢级管线钢带状组织的特点,带状组织形成与控轧及控冷工艺和钢的化学成分尤其是Mo的含量的关系,以及带状组织程度对钢管母材夏比冲击韧性、DWTT试验SA值、抗HIC性能的影响。     

湿H2S环境用16MnR焊接接头抗氢诱发裂纹的试验研究

研究了不同焊接热输入下16MnR钢焊接接头在NACE溶液中的抗氢致开裂(HIC)性能。结果表明：焊接接头抗HIC能力随着接头硬度的提高而下降，当HB≤200时，接头对HIC不敏感；焊接热输入在一定的范围内对焊缝的抗HIC能力影响不大；但是，当焊接熟输入增大到一定程度时，焊缝抗HIC性能变差，这主要是由于焊接热输入增大后，焊缝组织变粗，性能下降，尤其是焊缝组织中的夹杂物随着焊接热输入的增大而长大，导致了焊缝抗HIC能力的下降。     

热处理对X65抗酸管线钢抗HIC性能的影响

通过金相、扫描电子显微镜的表征手段和抗HIC性能测试,研究了不同调质工艺（940 ℃淬火,530 ℃/580 ℃/630 ℃回火）和940 ℃正火对TMCP态X65 抗酸管线钢的显微组织和抗HIC性能的影响。结果表明,热处理前后三种X65管线钢的抗HIC性能均满足API 5L规范中酸性服役条件PSL2钢管在A溶液中的验收极限。调质处理后的X65抗酸管线钢厚度中心由M/A岛偏聚形成的带状组织消失,各项力学性能均满足API 5L规范对X65钢级管线钢的要求,抗HIC性能较TMCP态显著提高;940 ℃正火处理后的X65抗酸管线钢沿轧制方向形成了珠光体带状组织,其抗HIC性能和拉伸性能较TMCP态降低。     

国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹

依据氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking,HIC)试验标准,针对国产X70管线钢及其焊缝进行了HIC性能的研究,同时分析讨论了夹杂物对HIC性能的影响。研究结果证明,焊缝抗HIC能力不因焊接过程中焊接接头发生的一系列变化而比母材低;随着非金属夹杂物含量的增加,国产管线钢HIC敏感性增加。此外,夹杂物的形态和分布同样影响着管线钢的抗HIC性能。     

夹杂物对油井管钢氢致开裂腐蚀的影响

对油井管钢进行了pH 2.0溶液浸泡的氢致开裂(HIC)试验。考察了油井管钢的抗HIC性能,分析了不同种类夹杂物对钢板HIC性能的影响。结果表明,在强酸性腐蚀环境中,夹杂物越多,钢对HIC越敏感。诱发油井管钢氢致开裂的夹杂物主要为MnS夹杂物、Al2O3夹杂物和硅铝酸盐复合夹杂物,其中长条状MnS夹杂物危害最大。夹杂物诱发裂纹的初期形貌为夹杂周围出现空洞,空洞的扩展成为氢致裂纹。     

20MnNiMo钢焊接氢致裂纹特征(Ⅱ)

采用插销试验法研究了扩散氢含量和焊接冷却速度 (t8/ 3 )对 2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹产生的影响 ,并采用扫描电子显微镜观察了氢致裂纹断口形貌。结果表明 ,2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹的产生与扩散氢含量有很强的依赖关系。在低氢条件下 ,氢致裂纹产生需要较高的拘束应力 ;而在高氢条件下 ,只要很小的应力便可诱发氢致裂纹的产生。在相同扩散氢含量条件下 ,热影响区韧性越好 ,抵抗氢致裂纹的能力越强     

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 在真空感应炉内向25CrMoVB钢中加入不同含量的混合稀土,分析了稀土加入量、钢中稀土总量(Re)与稀土固溶量(Res)之间的关系。通过硫化物应力腐蚀(SSC)和抗氢致开裂(HIC)试验,研究了稀土对试验钢抗硫化氢腐蚀性能的影响。结果表明各试验钢具有良好的抗氢致开裂能力,适量的稀土加入量可显著提高25CrMoVB钢的抗硫化物应力腐蚀能力。     

Role of Ca treatment in hydrogen induced cracking of hot rolled API pipeline steel in acid sour media

The effect of Ca treatment on hydrogen-induced cracking (HIC) resistance of hot rolled pipeline steel was evaluated. HIC testing was carried out in acidic condition according to NACE standard; results clearly prove that HIC resistance is very sensitive to Ca/S ratio. When Ca/S ratio is below the stoichiometric ratio, HIC occurred at mid-thickness of the steel regardless of the S content. This is closely related to the formation of spherical CaS inclusion with Ca treatment instead of MnS inclusion, which acts on crack initiation sites.     

采用CSP工艺生产的Nb-Ti复合微合金X60钢级管线钢的组织和性能

测试分析了采用CSP（Compact Strip Production）工艺生产的Nb-Ti复合微合金X60钢级管线钢的组织和性能。结果表明,与传统工艺生产的同类产品相比,CSP工艺生产的这种管线钢各向异性小,横向和纵向的抗拉强度及屈服强度差值都小于15MPa;具有优良的断裂韧性和抗氢致开裂及抗硫化物应力腐蚀开裂性能：高频电阻焊接制管后,焊缝和热影响区的组织为PF＋P,焊缝的冲击功平均值为109J,焊缝对沟状腐蚀不敏感。     

20MnNiMo钢焊接热影响区的组织和韧性及其氢致裂纹特征

研究焊接冷却速度对２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接热影响区组织、韧性及氢致裂纹敏感性的影响。试验结果表明,ｔ８／３对焊接热影响区的组织、韧性及氢致裂纹敏感性均有显著的影响。当ｔ８／３小于５５ｓ时。焊接热影响区获得Ｍ或Ｍ＋少量Ｂ组织,具有良好的低温韧性,但此时焊接热影响区对氢致裂纹敏感。对防止氢致裂纹的产生,同时确保焊接热影响区具有良好的韧性。２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接时应采用适当的预热温度和焊接线能量以及及时的     

焊接氢致裂纹的模拟与预测

焊接氢致裂纹是金属氢损伤在焊接中的一种表征。它的产生与焊接接头中的组织、应力和局部氢浓度密切相关 ,迄今尚没有可行的技术 ,测定焊接氢致裂纹开裂时启裂处的局部氢浓度 ,即无法确定焊接氢致裂纹开裂的临界氢浓度 ,因而无法进行焊接氢致裂纹的模拟预测。通过用数值模拟技术与可以定量评定焊接氢致裂纹的插销试验法相结合 ,确定了氢致裂纹启裂时的临界局部氢浓度 ,建立焊接氢致裂纹的定量判据 ,实现了焊接氢致裂纹的模拟预测。试验验证结果证明该项技术是可行的。     

Hydrogen-Induced Cracking Assessment in Pipeline Steels Through Permeation and Crystallographic Texture Measurements

Electrochemical hydrogen charging and permeation techniques were used to characterize hydrogen distribution, trapping, and diffusion in X60 and X60 sour service (X60SS) pipeline steels. The results obtained contribute to better understanding of hydrogen-induced cracking (HIC). SEM observations illustrated that all HIC cracks were formed at the center of cross section in the X60 steel after 3-h hydrogen charging and length of cracks increased with charging time. No HIC cracks were recorded at the cross section of X60SS steel after the same charging for different durations. Hydrogen permeation tests showed that the density of reversible hydrogen traps was lower at the center of cross section in the X60SS steel compared to the X60 one, and this is considered as one of the main reasons for high resistance of X60SS steel to HIC. EBSD orientation imaging results proved that the accumulation of <111>||ND-oriented grains at the center of the cross section in the X60SS steel was high. This is also considered as another reason for higher resistance of this steel to HIC. Finally, the center segregation zone with higher hardness value in the X60 steel was more pronounced than in the X60SS steel which made the X60 steel susceptible to HIC cracking.     

抗H2S腐蚀X70MS管线钢的开发

针对X70MS管线用钢板开发过程中钢板芯部落锤性能不良的问题,采用了不添加Mo、低碳的化学成分设计,且冶炼过程严格控制S、P含量;对轧制工艺进行了优化,采用粗轧3道次（递增的压下率）和精轧前3道次（递减的压下率）单道次压下率大于18%的轧制工艺,以及开冷温度控制为750~760 ℃,钢板出超快冷返红温度控制为490~520 ℃的措施,保证钢板芯部获得了细小针状铁素体组织,显著改善了钢板芯部落锤性能。此外,对钢板抗HIC和抗SSCC性能进行了评价,结果表明X70MS管线钢具有良好的抗HIC和SSCC性能。