X80管線鋼焊接熱影響區(qū)氫致裂紋行為研究.pdf

1、隨著我國油氣管線建設(shè)工程的大力發(fā)展，對管線鋼的需求持續(xù)增加。X80 鋼因具有較高的強度和良好的韌性，被認為是21世紀輸氣管道的首先鋼級，在我國西氣東輸二線工程中得到廣泛的應(yīng)用。管線鋼在實際應(yīng)用時，各管道之間連接主要依靠焊接工藝來完成，焊縫附近的組織會發(fā)生變化，復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)使X80鋼的機械性能變差、其抗氫致裂紋（HIC）性能也會發(fā)生變化。因此，對X80鋼及其焊縫組織HIC性能研究具有一定必要性和緊迫性。
　　 本文通過對實際X8

2、0 管線鋼焊縫顯微組織的分析，結(jié)合文獻和CCT曲線，運用不同的熱處理工藝對焊接熱影響區(qū)組織進行模擬；并通過金相顯微鏡和掃描電鏡分析原始和熱處理后X80鋼的顯微組織、夾雜物和析出物；研究三種不同顯微組織X80管線鋼的氫致裂紋敏感性；通過H2S環(huán)境下氫滲透實驗，研究氫捕獲效率與氫致裂紋敏感性的關(guān)系；采用極化曲線和交流阻抗譜來研究水淬組織X80管線鋼在H2S環(huán)境中的電化學(xué)行為；
　　 在H2S環(huán)境下電化學(xué)行為和氫滲透行為的基礎(chǔ)上，初步

3、探討了采用電解充氫的方法模擬濕飽和H2S環(huán)境中氫滲透行為的可行性，為應(yīng)用電化學(xué)充氫方法測試氫致裂紋敏感性提供數(shù)據(jù)支持。研究結(jié)果表明：
　　 ⑴通過將原始試樣加熱到1300℃，分別進行空冷和水淬熱處理的方法對X80管線鋼焊接熱影響區(qū)組織進行模擬。原始組織以針狀鐵素體為主，空冷組織以多邊形鐵素體和少量粒狀貝氏體組成，水淬組織以板條馬氏體為主。熱處理前后X80鋼的夾雜物不發(fā)生變化，主要為MgO、Al2O3、CaO、TiO2及其復(fù)合夾雜

4、，其析出物主要為Nb和Ti的碳氮化物；
　　 ⑵對不同組織X80鋼的氫致裂紋實驗結(jié)果表明，熱處理使得X80鋼的氫致裂紋敏感性升高。其裂紋多在夾雜物處萌生，在原始和空冷試樣中以穿晶擴展為主，在水淬試樣中以沿晶擴展為主，伴隨少量沿晶擴展；
　　 ⑶不同組織X80 鋼抗HIC 敏感性能力與氫滲透通量J∞、氫擴散系數(shù)Deff表現(xiàn)出相同的規(guī)律，不同組織X80 鋼氫滲透通量J∞、氫擴散系數(shù)Deff越低，氫捕獲效率越高，管線鋼氫致裂紋

5、敏感性越大；
　　 ⑷X80 鋼水淬試樣在不同浸泡時間下的極化曲線和交流阻抗譜都表明隨著浸泡時間的延長，材料腐蝕加速，說明隨著時間的延長，材料表面析氫反應(yīng)更易進行，會產(chǎn)生更多的H原子進入到鋼基體中，促進氫致裂紋的萌生和擴展；
　　 ⑸使用30mA/cm2電流密度下電解0.5mol/L H2SO4+3.1×10-3 mol/L Na4P2O7溶液進行電化學(xué)充氫滲氫模擬含飽和H2S NACE A溶液環(huán)境下管線鋼的滲氫行為具有