X90管線鋼在土壤模擬溶液中應力腐蝕開裂研究.pdf

1、本文以高強度 X90管線鋼為研究對象，通過電化學實驗、慢應變速率拉伸試驗（SSRT）和腐蝕疲勞試驗（CF）等測試手段，對其在近中性 pH值 NS4土壤模擬溶液中進行了應力腐蝕開裂研究。對其在近中性環(huán)境中的電化學行為、應力腐蝕（SCC）開裂敏感性、硬化行為以及裂紋開裂行為等進行了分析，討論了在該試驗條件下的應力腐蝕開裂機理，并對應力腐蝕裂紋開裂速率進行了定量分析。主要結論如下：
　　電化學實驗結果表明：靜態(tài)下，X90管線鋼表現(xiàn)出明顯

2、的陽極活性溶解特征，開路電位Eop=-714mV，腐蝕電位 Ecorr=-743.6mV；動態(tài)下，Eop隨著波動載荷次數(shù) N值增大而先增大后持續(xù)減??；N值的增大加速了金屬的陽極溶解過程但抑制了陰極反應的過程，在0≤N＜500次時，總反應由陰極還原反應主導，當N≥500次時，則轉變?yōu)橛申枠O溶解反應所主導，總反應表現(xiàn)為以離子傳遞電荷為主導的多步反應過程。
　　SSRT試驗結果表明：在試驗條件下SSRT曲線為典型的Round-house

3、型曲線；材料在不同的應變區(qū)間存在不同的應變硬化指數(shù)n值，總體上母材的n值高于焊縫的，近中性pH值NS4溶液會導致材料的n值下降。管線鋼母材和焊縫對近中性NS4溶液具有明顯的SCC敏感性，且焊縫的敏感性高于母材，主要表現(xiàn)為塑性損失和二次裂紋；試樣表面的點蝕坑具有誘發(fā)和促進微裂紋的產生和擴展作用；在空氣中的斷裂機制為韌窩微孔型韌性斷裂，而在近中性NS4溶液中則表現(xiàn)為韌-脆混合型斷裂機制。
　　腐蝕疲勞試驗結果表明：母材在空氣和近中性溶

4、液環(huán)境中的斷口均呈現(xiàn)脆性斷裂特征，斷面均分布有許多二次裂紋，表現(xiàn)為穿晶和沿晶混合開裂形式，主要以穿晶開裂為主，裂紋開裂屬于陽極溶解和氫脆的混合機制；管線鋼SCC裂紋擴展對近中性溶液環(huán)境具有較高的開裂敏感性，陽極溶解所導致的裂紋擴展速率在整個裂紋擴展過程中貢獻較小；同時，管線鋼在近中性溶液環(huán)境中 SCC裂紋擴展速率在近門檻區(qū)可用da/dN=4.14×10-9(?K-6.48)1.43來近似描述，而在裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)則可用da/dN=6.80