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(kāi)發(fā)向著更深海域擴(kuò)展，對(duì)輸油管材的要求也越來(lái)越高，常用的碳鋼硬管已不能滿足要求。國(guó)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(guó)由于受其抗拉鎧裝層材料的限制發(fā)展緩慢，迫切需要開(kāi)發(fā)海洋柔性管用高強(qiáng)度耐蝕鋼。本文針對(duì)海洋軟管用耐蝕鋼開(kāi)展組織性能和工藝、H2S腐蝕性能、腐蝕機(jī)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(guò)膨脹法和金相法對(duì)耐蝕鋼未變形過(guò)冷奧氏體冷卻過(guò)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(shí)，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(shí)，室溫組織為針狀鐵素體和粒狀貝氏體。
　　(2)對(duì)海洋軟管用耐蝕鋼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室熱軋、冷軋及熱處理，研究了不同熱處理工藝對(duì)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(kāi)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(guò)固定載荷法對(duì)不同處理工藝的耐蝕鋼進(jìn)行SSCC實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:屈服強(qiáng)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(qiáng)度成正比，強(qiáng)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(huì)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(guò)H2S溶液浸泡法對(duì)不同處理工藝的耐蝕鋼進(jìn)行HIC實(shí)驗(yàn)，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(jì)開(kāi)發(fā)了陰極保護(hù)條件下氫致延遲斷裂設(shè)備，對(duì)耐蝕鋼進(jìn)行陰極保護(hù)條件下的延遲斷裂實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:開(kāi)發(fā)的陰極保護(hù)條件下的延遲斷裂設(shè)備能滿足實(shí)驗(yàn)要求;在設(shè)定的實(shí)驗(yàn)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(gè)安全保護(hù)電壓，不會(huì)使試樣過(guò)度充氫和氫脆。
　　(6)對(duì)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