海洋軟管用耐蝕鋼抗H2S腐蝕和氫脆性能研究.pdf

1、隨著海洋油氣開發(fā)向著更深海域擴(kuò)展，對輸油管材的要求也越來越高，常用的碳鋼硬管已不能滿足要求。國外，柔性管道已經(jīng)在陸地以及海洋中得到了廣泛應(yīng)用。我國由于受其抗拉鎧裝層材料的限制發(fā)展緩慢，迫切需要開發(fā)海洋柔性管用高強度耐蝕鋼。本文針對海洋軟管用耐蝕鋼開展組織性能和工藝、H2S腐蝕性能、腐蝕機理及氫脆性能研究。本文的主要工作和研究結(jié)果如下：
　　(1)通過膨脹法和金相法對耐蝕鋼未變形過冷奧氏體冷卻過程中組織演變進(jìn)行了研究，建立了奧氏體連

2、續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。結(jié)果表明:由于Cr、Mo元素的作用，當(dāng)冷速小于2℃/s時，室溫組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體、針狀鐵素體和粒狀貝氏體;當(dāng)冷速大于2℃/s時，室溫組織為針狀鐵素體和粒狀貝氏體。
　　(2)對海洋軟管用耐蝕鋼進(jìn)行實驗室熱軋、冷軋及熱處理，研究了不同熱處理工藝對耐蝕鋼組織性能的影響，結(jié)果表明:熱軋采用再結(jié)晶區(qū)軋制，加熱溫度1200℃，開軋溫度1130℃，終軋溫度在950℃～980℃，穿水冷冷卻結(jié)束溫度830℃，風(fēng)冷后溫度440℃，

3、風(fēng)冷速度2℃/s，可得到Rp0.2=565MPa，Rm=609MPa，A=20％的熱軋態(tài)耐蝕鋼，室溫組織主要為多邊形鐵素體和貝氏體;調(diào)質(zhì)處理，回火溫度在500℃，保溫30min，Rp02=620MPa，Rm=655MPa，A=16％，耐蝕鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，組織主要為回火馬氏體。
　　(3)通過固定載荷法對不同處理工藝的耐蝕鋼進(jìn)行SSCC實驗，結(jié)果表明:屈服強度620MPa調(diào)質(zhì)處理的耐蝕鋼具有良好的抗SSCC能力，加載85％

4、應(yīng)力，720h未斷裂;耐蝕鋼的SSCC敏感性與其強度成正比，強度越高，越敏感;SSCC試樣的斷裂呈脆性斷裂，斷口處覆蓋有腐蝕產(chǎn)物FexS;斷口處出現(xiàn)的氫致裂紋促進(jìn)了試樣的斷裂，氫致裂紋的存在會導(dǎo)致試樣產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到一定程度，在外應(yīng)力作用下，試樣發(fā)生突然斷裂。
　　(4)通過H2S溶液浸泡法對不同處理工藝的耐蝕鋼進(jìn)行HIC實驗，結(jié)果表明:調(diào)質(zhì)處理的耐蝕鋼比退火處理的耐蝕鋼具有更優(yōu)良的抗HIC能力，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

5、　　(5)設(shè)計開發(fā)了陰極保護(hù)條件下氫致延遲斷裂設(shè)備，對耐蝕鋼進(jìn)行陰極保護(hù)條件下的延遲斷裂實驗，結(jié)果表明:開發(fā)的陰極保護(hù)條件下的延遲斷裂設(shè)備能滿足實驗要求;在設(shè)定的實驗條件下，調(diào)質(zhì)和溫軋?zhí)幚淼哪臀g鋼均具有良好的抗氫脆性能;設(shè)定的陰極保護(hù)電壓是一個安全保護(hù)電壓，不會使試樣過度充氫和氫脆。
　　(6)對耐蝕鋼在H+、Cl-溶液的電化學(xué)腐蝕性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明:在3.5％的NaCl溶液中，調(diào)質(zhì)工藝的耐蝕鋼具有較好的抗Cl-腐蝕能力，但鈍