X120管線鋼的氫致裂紋與土壤應力腐蝕研究.pdf

1、隨著世界范圍內能源需求的急劇增加,油氣管線建設得到迅猛發(fā)展。管線鋼的開發(fā)與應用成為了鋼鐵產業(yè)的研究熱點。采用高級別管線鋼能大大減少材料用量、提高運送效率、減少裝配成本,因此,具有高強度的X120管線鋼將是未來管線的主要用鋼。目前,X70和X80管線鋼已經大規(guī)模工程應用,X100和X120在國內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環(huán)境和管外環(huán)境。管壁

2、及其內表面狀況和管道中的所有物質及其物理、化學狀態(tài)可以認為是管道的內部環(huán)境。抗管內環(huán)境腐蝕主要是提高管材的抗氫致裂紋(HIC)性能和抗應力腐蝕開裂(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發(fā)生的均勻腐蝕和應力腐蝕開裂的性能。關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管線鋼進行了H2S環(huán)境中的氫致裂紋研究和酸性土壤環(huán)境的應力腐蝕研究

3、,主要研究結果表明:
　　 1.X120實驗鋼在濕H2S溶液中,氫致裂紋沿軋向生長,裂紋多出現(xiàn)在試樣的中心部分。HIC主要沿晶擴展,部分穿過板條貝氏體。其中具有較高顯微硬度和位錯密度的貝氏體亞結構會表現(xiàn)出較高的HIC敏感性。
　　 2.通過氫擴散通量,氫擴散系數(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。氫擴散系數(shù),和氫擴散通量越低,滲氫過程中陰極側氫濃度越高表明越多的氫聚集在鋼中,鋼對HIC越敏感。

4、　　 3.X120實驗鋼在酸性土壤環(huán)境中陽極反應由活化控制,反應初期陰極反應在呈擴散控制特征,后期逐步轉變?yōu)榛罨刂?。?80h后的腐蝕產物主要有三層:γ-FeOOH和Fe3O4、a-FeOOH、Fe2O3,其中α-FeOOH對材料有較好的保護性。
　　 4.X120實驗鋼在鷹潭酸性溶液中呈現(xiàn)較好的抵抗應力腐蝕開裂能力。其自腐蝕電位下的應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機理,當外加電位為-650m