X70级管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂实验研究

用三点弯曲方法及SEM?TEM等手段研究了不同组织类型的X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为?结果表明,显微组织以均匀细小的针状铁素体为主的管线钢具有优良的抗SSCC性能;这主要是源于针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出起到了强烈的氢陷阱作用?     

显微组织对管线钢硫化物应力腐蚀开裂的影响

研究了不同显微组织管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）行为,结果表明,细小针状铁素体为主的显微组织抗SSCC性能最佳,超细铁素体的显微组织次之,（铁素体 珠光体）的显微组织最差,分析表明,氢脆是高强度管线钢在SSCC中的主要破坏形式。针状铁素体为主的显微组织,其内部高密度缠结位错和弥散析出的碳氮化物起到了强烈的氢陷阱作用,表现出最佳的抗SSCC性能。     

X70钢焊接接头在近中性溶液中应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜以及电化学测量技术研究了X70管线钢焊接接头在近中性模拟土壤溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。在试验溶液中,随着外加极化电位降低管线钢SCC敏感性增强,电位负移到一定电位值后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值降低,腐蚀速率增大,敏感电位区间负移。施加阴极电位时,在试样断口观察到明显的准解理脆断特征,断口和柱面有穿晶SCC裂纹。分析了焊接接头试样HAZ的SCC机理,在试验介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,适当的电位可以使阳极溶解和氢致开裂的联合作用达到最大,从而造成较严重的应力腐蚀开裂。     

夹杂物对X120管线钢氢致开裂的影响

研究了X120管线实验钢的抗H_2S氢致裂纹敏感性。用多功能金相显微镜对X120管线实验钢非金属夹杂物进行颗粒度分析,用场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析裂纹形貌和裂纹内夹杂物。结果表明:X120管线实验钢氢致开裂一般都从非金属夹杂物处萌生扩展,并互相交叉连接;实验钢中B类夹杂物较D类夹杂物易于形成长条型裂纹,且B类夹杂物级别越高,其HIC敏感性越大;X120管线钢中S、Al含量越高,其夹杂物级别越高,非金属夹杂物数量越多,氢致开裂敏感性也越大。     

X70级管线钢抗H2S酸性性能研究

采用NACE三点弯曲法和NACE standard TM 0284-2003氢致开裂标准实验方法,通过SEM、TEM、EDS等手段研究了鞍钢生产的X70级管线钢的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和氢致开裂(HIC)行为.研究表明,鞍钢生产的X70级管线钢具有较好的抗SSCC&HIC性能;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;针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出是针状铁素体钢具有优良的抗SSCC&HIC性能的主要原因.     

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。     

X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂行为研究

用三点弯曲方法及SEM、TEM等手段研究了不同组织类型的X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为.结果表明,显微组织以均匀细小的针状铁素体为主的管线钢具有优良的抗SSCC性能;这主要是源于针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出起到了强烈的氢陷阱作用.     

管线钢氢致附加应力与氢致门槛应力的相关性

X80钢在空气中拉伸至塑性变形大于1％后卸缸，充氢至饱再控拉，其屈服应力小于卸载前流变应力，其差值即氢引起的附加应力，它协助外应力促进变形，引起应力集中，进而导致低应力下的脆断（即氢脆），或在低的恒定外应力下就发生氢致滞后断裂，实验表明，氢致附加应力σad随氢浓度C0升高而线性升高，即σad=-14.1 3.89C0，动态充氢慢应变速率拉伸时断裂应力随氢浓度升高而线下降，即σF（H）＝675－6．1C0,恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降，即бF（H）＝675－6．1C0，恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降，即σHIC=669-124lnCo.     

埋地管道在近中性pH和高pH环境中的应力腐蚀开裂

综述了埋地管道经典型的高pH应力腐蚀开裂(高pH SCC)与近十多年来发现和研究的近中性pH应力腐蚀开裂(近中性pH SCC)的异同,影响因素以及机理,最后展望了埋地管道的未来研究方向．     

X70管线钢硫化氢应力腐蚀

测试了在含硫化氢(H2S)的介质中不同成分X70管线钢母材、焊缝及焊缝消除残余应力退火后的H2S应力腐蚀性能。在此基础上，讨论了成分及焊后退火处理对管线钢H2S应力腐蚀的影响。试验结果表明，对X70管线钢由H2S引起的应力腐蚀开裂SSCC(Sulfide Stress Corrosion Cracking)的主要影响因素是Mn、P元素，而不是C元素。相对母材而言，焊缝的抗SSCC的能力有所降低，这是由于在焊接过程中，焊缝的成分，组织及性能等发生了一系列变化。同时，焊缝中存在的焊接缺陷也会导致焊缝的SSCC抗力降低。此外，通过消除残余应力退火处理可提高管线钢SSCC抗力。     

建筑用X80管线钢的腐蚀行为研究

采用浸泡腐蚀法、失重法和电化学法测试了不含Ce和含Ce的X80管线钢在不同浓度NaCl溶液中的腐蚀行为,并分析了造成腐蚀性能差异的作用机理。结果表明,含Ce和不含Ce的X80管线钢在NaCl溶液中浸泡45天后的表面都被红棕色的腐蚀产物所覆盖,添加Ce的B试样的表面形貌中的点腐蚀坑数量相对A试样更少,且表面点腐蚀坑更浅;添加Ce的B试样的腐蚀速率都要低于不含Ce的A试样;在X80管线钢中添加Ce后,试样的腐蚀电位发生了正向移动,且腐蚀电流密度相对更小,添加Ce的B试样的耐腐蚀性能要优于不含Ce的A试样。     

X100管线钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为

采用慢拉伸(SSRT)、动电位极化和SEM观察等方法,研究了在不同的阴极保护电位条件下X100钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,X100钢发生穿晶裂纹的应力腐蚀,裂纹的萌生和发展与阴极保护电位有关.完全阳极过程控制时,X100钢无裂纹出现,但出现晶间腐蚀;在混合过程控制时,应力腐蚀敏感性较低,裂纹发展缓慢;在完全阴极过程控制时,氢脆机制起主要作用,裂纹扩展迅速.     

Corrosion and Stress Corrosion Cracking Behavior of X70 Pipeline Steel in a CO2-Containing Solution

The electrochemical corrosion and stress corrosion cracking (SCC) behaviors of X70 pipeline steel in CO₂-containing solution were studied by electrochemical measurements, slow strain rate tensile tests, and surface characterization. The results found that the electrochemical corrosion of X70 steel in aerated, alkaline solution is an activation-controlled process, and a stable passivity cannot develop on steel. Corrosion rate of the steel increases with the CO₂ partial pressure. The enhanced anodic dissolution due to the additional cathodic reaction in the presence of CO₂, rather than the film-formation reaction, dominates the corrosion process. The mass-transfer step through FeCO₃ deposit is the rate-controlling step in corrosion of the steel. The susceptibility of steel to SCC and the fracture brittleness increase with the CO₂ partial pressure. The enhanced fracture brittleness is attributed to the evolution and penetration of hydrogen atoms into the steel, contributing to crack propagation. The formed deposit layer is not effective in reducing hydrogen permeation due to the loose, porous structure.     

X80管线钢在硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为

目的 通过实验模拟硫酸盐还原菌（SRB）对X80钢的腐蚀,探究硫酸盐还原菌的腐蚀过程。方法 通过细菌培养实验,计数得到固着SRB和浮游SRB的生长曲线以及溶液中pH值的变化曲线。通过腐蚀电化学测试,研究了SRB对X80腐蚀的影响。通过浸泡实验,获得SRB对腐蚀速率的影响。采用扫描电镜和激光共聚焦显微镜对SRB腐蚀后的表面形貌和最大点蚀深度进行了分析,利用EDS和XPS对腐蚀产物的成分进行了分析。结果 在接种SRB的溶液中,X80钢表面固着的SRB比浮游的SRB多;随着培养时间增长,溶液pH增大。接种SRB环境中,X80钢阻抗和线性极化电阻均小于无菌环境中的值,有菌环境中腐蚀电流密度大于无菌环境中的值。随着浸泡时间增长,最大点蚀坑深度变深。通过EDS能谱分析发现,在含有SRB的环境中,S元素和O元素的含量较无菌环境中高,XPS结果表明,SRB环境中腐蚀产物多为Fe的硫化物。结论 固着SRB使试样表面的铁溶解为铁离子,铁离子与溶液中的硫酸根离子在SRB生命活动的作用下生成铁的硫化物,从而促进了X80钢的腐蚀。     

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。     

X65管线钢在成品油管道沉积物中的微生物腐蚀行为

目的分析华南一成品油管道内微生物腐蚀(MIC)的主要原因及行为,为成品油管道安全运行提供支撑。方法利用微生物分析、表面分析和电化学手段,分析成品油管道沉积物中可能引发腐蚀的细菌群落,研究细菌群落协同作用下,X65管线钢的腐蚀状态,并对X65管线钢在成品油管道沉积物稀释液中的MIC行为进行分析。结果从属水平来看,成品油管道沉积物中相对丰度大于0.1%的29种菌属中有13种可能引发MIC。在实验的1～3天,天然稀释液体系(X65-Bacteria)的OCP持续正移,且正移幅度大于灭菌稀释液体系(X65-Asepsis),第3天的EIS阻抗弧半径最大。在实验的3～7天,天然稀释液(X65-Bacterias)体系的OCP负移,且负移程度明显大于灭菌稀释液(X65-Asepsis)体系。在实验的第7天,天然稀释液(X65-Bacterias)体系的阻抗弧半径小于灭菌稀释液(X65-Asepsis)体系,且自腐蚀电位更负。对生成的生物膜进行成分分析发现,生物膜和腐蚀产物膜主要由有机物和铁的氧化物组成。结论柠檬酸杆菌属(Citrobacter)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)可能是造成华南一成品油管道沉积物中MIC的主要菌群。在管道沉积物中细菌群落的协同作用下,X65管线钢的腐蚀速度加快。     

X120管线钢热变形抗力的研究

通过在Gleeble-3500热/力模拟实验机上的热压缩实验,本文研究了在不同热变形条件下X120管线钢的高温变形抗力,分析了变形程度、变形温度及变形速率与变形抗力之间的关系,最终建立了X120管线钢的热轧变形抗力数学模型,并通过回归分析验证了此模型具有较高的拟合精度。     

X65管线钢在模拟土壤中的腐蚀行为

以华南某地酸性土壤为参考土壤体系,采用硅藻土模拟土壤实验室加速腐蚀法,应用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等系统研究了X65管线钢在模拟土壤腐蚀环境介质中埋地腐蚀不同周期的腐蚀行为。结果表明:在该模拟土壤环境中X65管线钢表面腐蚀形貌由不均匀的点蚀发展为较为均匀的全面腐蚀,电化学极化曲线表现为阳极活化控制,自腐蚀电位出现正移,腐蚀产物主要由α-FeOOH、Fe_3O_4、Fe_2O_3等组成。     

X70管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂行为

目的油气管输中X70钢的应力腐蚀开裂问题日趋严重,而且土壤环境中微生物腐蚀现象备受关注,因此拟通过实验室模拟土壤环境下X70管线钢的腐蚀,获得高强度管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂规律。方法采用自制的应力电化学测试装置,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)对材料的应力腐蚀敏感性进行分析,利用交流阻抗以及扫描电镜(SEM)对断口形貌以及生物膜的成分进行研究。结果当应变速率为5×10~(-7)s~(-1)时,无菌模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性远大于含SRB模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性,SRB的存在对X70管线钢应力腐蚀起到很大程度的促进作用。当应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,SRB对于X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响较小,断裂主要由力学因素主导,SRB起辅助作用。结论 X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性。SRB对于X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中的应力腐蚀起到一定程度的促进作用。