國產(chǎn)X70管線鋼及其焊接接頭的硫化氫腐蝕性能研究.pdf

1、該文針對"西氣東輸"工程用鋼——國產(chǎn)X70管線鋼及其焊接接頭的硫化氫腐蝕性能進行了深入的研究.采用恒載荷及慢應(yīng)變拉伸試驗方法(Slow Strain Rate Test,SSRT),研究硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(Sulfide Stress Corrosion Cracking,SSCC);采用HIC試驗標準及電化學(xué)滲氫法,研究氫致開裂(Hydrogen Induced Cracking,HIC);采用電化學(xué)腐蝕測試方法,研究國產(chǎn)X70管線鋼

2、硫化氫電化學(xué)腐蝕.在研究過程中不僅借助于掃描電子顯微鏡(SEM)、圖像分析儀、透射電子顯微鏡(TEM)等先進電子顯微測試技術(shù),同時應(yīng)用數(shù)值計算、回歸分析等數(shù)學(xué)工具及計算機技術(shù)進行了更深入的探討.該研究獲得的主要成果如下:首次針對國產(chǎn)X70管線鋼及其焊接接頭,應(yīng)用SSRT方法研究了硫化氫濃度對其SSCC性能的影響.揭示了隨著硫化氫濃度的增加,國產(chǎn)X70管線鋼及其焊接接頭的脆性系數(shù)增加,抗腐蝕能力減弱;硫化氫濃度對國產(chǎn)X70管線鋼母材和焊縫

3、的SSCC性能有著不同程度的影響:在相同的試驗條件下,焊縫的脆性系數(shù)顯著大于母材的脆性系數(shù),即焊縫較母材的SSCC敏感性大.當(dāng)硫化氫濃度為50×10<'-4>％時,母材的脆性系數(shù)為19.95％,焊縫的脆性系數(shù)高達59.19％.若脆性系數(shù)以25％視為安全值,則硫化氫濃度為50×10<'-4>％時,母材是安全的,而焊縫卻是不安全的.首次針對國產(chǎn)X70管線鋼,應(yīng)用電化學(xué)滲氫法研究了硫化氫分壓對HIC性能的影響.即在硫化氫分壓試驗范圍內(nèi)(0.0

4、1 MPa~1.0MPa),隨著硫化氫分壓(0.0lMPa~0.1MPa)的增加,氫在鋼中的擴散系數(shù)增大,并且在材料表面初始聚集的氫原子濃度減小;當(dāng)硫化氫分壓在0.1MPa~1.0 MPa之間時,隨著硫化氫分壓的增大,氫擴散系數(shù)減小,同時氫初始聚集濃度增大.當(dāng)硫化氫分壓為0.1MPa時,國產(chǎn)X70管線鋼的氫擴散系數(shù)最大,材料表面氫的初始聚集濃度最小,在這種情況下管線鋼具有較高的HIC敏感性.首次針對國產(chǎn)X70管線鋼,通過電化學(xué)腐蝕方法研

5、究了硫化氫濃度、氯離子濃度、pH值的交互作用對其腐蝕性能的影響.建立了國產(chǎn)X70管線鋼的腐蝕電流與上述三個影響因素的五次型回歸方程:Y=7.014×10<'-14>X<,1><'4>X<,3>-3.386×10<'-5>X<,2>X<,3><'2>+3.509×10<'-2>該方程更加顯著地揭示出腐蝕性能與介質(zhì)因素的相互關(guān)系:當(dāng)硫化氫濃度較低時,腐蝕電流隨pH值的增加而減小;當(dāng)硫化氫濃度較高時,腐蝕電流隨pH值的增大而增大;pH值越高,