X120管線鋼的氫致裂紋與土壤應(yīng)力腐蝕研究.pdf

1、隨著世界范圍內(nèi)能源需求的急劇增加,油氣管線建設(shè)得到迅猛發(fā)展。管線鋼的開發(fā)與應(yīng)用成為了鋼鐵產(chǎn)業(yè)的研究熱點(diǎn)。采用高級(jí)別管線鋼能大大減少材料用量、提高運(yùn)送效率、減少裝配成本,因此,具有高強(qiáng)度的X120管線鋼將是未來管線的主要用鋼。目前,X70和X80管線鋼已經(jīng)大規(guī)模工程應(yīng)用,X100和X120在國內(nèi)外開展了廣泛的研發(fā)和試制工作。
　　 腐蝕破壞是管線鋼服役過程中最大的危害,管線鋼的服役環(huán)境體系按空間位置可以分為管內(nèi)環(huán)境和管外環(huán)境。管壁

2、及其內(nèi)表面狀況和管道中的所有物質(zhì)及其物理、化學(xué)狀態(tài)可以認(rèn)為是管道的內(nèi)部環(huán)境?？构軆?nèi)環(huán)境腐蝕主要是提高管材的抗氫致裂紋(HIC)性能和抗應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)性能?？构芡猸h(huán)境腐蝕主要是提高管材在涂層剝離情形下的會(huì)發(fā)生的均勻腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的性能。關(guān)于管線鋼的這幾種失效方式的研究前人做了大量的研究,但主要是集中在X70級(jí)別以下的鋼種在各種環(huán)境下的抗腐蝕性能,本文圍繞X120管線鋼進(jìn)行了H2S環(huán)境中的氫致裂紋研究和酸性土壤環(huán)境的應(yīng)力腐蝕研究

3、,主要研究結(jié)果表明:
　　 1.X120實(shí)驗(yàn)鋼在濕H2S溶液中,氫致裂紋沿軋向生長(zhǎng),裂紋多出現(xiàn)在試樣的中心部分。HIC主要沿晶擴(kuò)展,部分穿過板條貝氏體。其中具有較高顯微硬度和位錯(cuò)密度的貝氏體亞結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出較高的HIC敏感性。
　　 2.通過氫擴(kuò)散通量,氫擴(kuò)散系數(shù)和鋼中溶解氫的量來衡量鋼中不同組織和夾雜物聚集氫的能力。氫擴(kuò)散系數(shù),和氫擴(kuò)散通量越低,滲氫過程中陰極側(cè)氫濃度越高表明越多的氫聚集在鋼中,鋼對(duì)HIC越敏感。

4、　　 3.X120實(shí)驗(yàn)鋼在酸性土壤環(huán)境中陽極反應(yīng)由活化控制,反應(yīng)初期陰極反應(yīng)在呈擴(kuò)散控制特征,后期逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨刂?。?80h后的腐蝕產(chǎn)物主要有三層:γ-FeOOH和Fe3O4、a-FeOOH、Fe2O3,其中α-FeOOH對(duì)材料有較好的保護(hù)性。
　　 4.X120實(shí)驗(yàn)鋼在鷹潭酸性溶液中呈現(xiàn)較好的抵抗應(yīng)力腐蝕開裂能力。其自腐蝕電位下的應(yīng)力腐蝕行為呈陽極溶解型的特征。在不同外加陰極電位下呈不同SCC機(jī)理,當(dāng)外加電位為-650m