X80管线钢氢致开裂研究

通过电化学充氢法研究了X80管线钢氢致裂纹(HIC)的种类及开裂特征,探讨了氢致开裂规律,对X80管线钢的氢致开裂影响因素进行了分析.结果表明:随充氢时间的延长和电流密度的增大,氢鼓泡的密度逐渐增大,体积先增大后趋于稳定;形成的氢致裂纹主要呈阶梯状,由直线型裂纹和“S型裂纹”组成,多以穿晶方式扩展,裂纹尖端沿着晶界萌生;X80管线钢中的带状组织是氢致裂纹萌生和扩展的聚集场所;非金属夹杂物是氢致裂纹萌生的裂纹源,其中较大尺寸的A1和Si的氧化物易于诱发“S型裂纹”形成,对管线钢抗氢致开裂的敏感性有很大影响.     

影响管线钢管抗氢致开裂性能的因素

采用NACE TM 0284—2003氢致开裂标准中的试验方法以及金相显微镜和扫描电镜,研究了显微组织、合金元素、硫含量、非金属夹杂物、轧制延伸率对管线钢管抗氢致开裂性能的影响。结果表明,非金属夹杂物是导致钢管氢致开裂的主要因素;具有铁素体+回火贝氏体组织的管线钢管抗氢致开裂性能优于具有铁素体+珠光体组织的钢管;增大轧制延伸率有利于提高钢管的抗氢致开裂性能;管线钢中的Ca/S比值为1.5~2.0时,钢管的抗氢致开裂性能较好;管线钢中添加铜和镍对调质态钢管的抗氢致开裂性能影响较小。     

偏析对X65管线钢抗氢致裂纹性能的影响

通过LIBS-OPA-100原位分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法,从显微组织、硬度、偏析元素3方面研究了X65管线钢中心偏析带马奥岛(M/A)组元对氢致裂纹性能的影响,偏析与硬度以及偏析与氢致裂纹(HIC)之间的关系。结果表明:X65管线钢中C、Mn、S、Si元素在中心偏析后形成硬度较高的带状组织是导致抗HIC性能不合格的主要原因;显著的中心偏析马奥岛、铁素体带状组织和大尺寸的相颗粒析出不利于抗HIC性能;带状的马奥岛组织是氢原子的聚集场所,是导致氢致裂纹萌生与扩展的源头。     

贝氏体组织管线钢的氢致开裂行为

依据NACE TM2048-2005标准测试了热轧态X120管线钢的氢致开裂敏感性,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜观察裂纹和组织形貌,结合氢压理论讨论了贝氏体组织管线钢的氢致开裂行为。结果表明,X120管线钢的氢致裂纹多从较大尺寸的夹杂物处萌生;氢致裂纹沿原奥氏体晶界扩展,部分裂纹穿过板条贝氏体组织,块状贝氏体铁素体组织有较好的抗氢致开裂性能。     

带状组织对管材焊接性能的影响分析

由于带状组织是导致管材发生氢致开裂的重要因素,而氢致开裂是管材失效和发生事故的罪魁祸首.本文通过分析管材中带状组织的形成原因、危害及对管线钢焊接性能的影响等,为解决天然气传输管道中氢致开裂的问题提供一种思路.从带状组织的形成开始,对管材焊接后的拉伸、冲击和抗氢致开裂性能等方面进行了试验,分析了带状组织超标(3.5级)对管材环缝焊接影响.     

X100管线钢焊接接头抗HIC性能研究

利用OM和SEM研究了X100管线钢焊接接头的微观组织,并利用EDS分析接头中的非金属夹杂物种类及成分。结果表明,实验用X100管线钢焊接接头由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组成;焊缝金属中含有MnS,Si的氧化物和Al的氧化物及Al-Mg-O和Ca-Al-O-S系夹杂物。焊接接头氢致开裂敏感性较高,焊缝金属中的非金属夹杂物及硬脆M/A组元与基体之间的界面和应力导致氢致裂纹的萌生,并沿粗大的贝氏体晶粒扩展。     

正火态抗酸管线钢的氢致开裂

为了研究正火态BNS抗酸管线钢的氢致开裂行为,对该钢进行了硫化氢腐蚀试验,检验了其氢致裂纹(HIC)敏感性。通过光镜(OM)、扫面电镜(SEM)并结合电子探针分析(EPMA)、显微硬度等方法,从显微组织、裂纹形貌、中心偏析、硬度等方面分析了BNS管线钢的氢致开裂行为。结果表明:正火态BNS管线钢中C、Mn元素中心偏析导致了高硬度的珠光体带状组织,这种带状组织是厚度心部大尺寸一字型氢致裂纹的主要裂纹源和扩展通道,裂纹进行穿晶型扩展;微小的氢致裂纹起源于钙铝酸盐类夹杂物处,当夹杂物周围不存在合适的裂纹扩展通道时,微小裂纹不会扩展形成大尺寸裂纹。     

显微组织对X65～X70管线钢抗H2S性能的影响

通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等方法，研究了X65～X70级别管线钢在饱和H2S溶液中的氢致开裂行为，及不同显微组织、位错与析出对氢致开裂（HIC）的作用.结果表明：组织均匀的珠光体/铁素体型X65管线钢和铁素体/针状铁素体型X70管线钢均具有良好的抗H2S腐蚀性能；带状组织是裂纹萌生和扩展的主要途径；合金元素的弥散析出作用可以提高管线钢的抗硫化氢腐蚀性能.     

管线钢在硫化氢水溶液中的台阶状氢致开裂分析

对管线钢室温分别在H2S NACE溶液和H2S 人工海水溶液中的氢致开裂进行了研究。管线钢在NACE试验介质中发生了氢致开裂(HIC)，沿夹杂物／基体界面及轧制方向的(珠光体 铁素体)带状组织导致了台阶状裂纹；而其在人工海水中则对HIC不敏感。为了提高管线钢的抗氢致开裂性能，应控制带状组织形态和级别。     

X60和X100钢显微组织与HIC性能的关系

采用NACE标准对X60和X100两种管线钢进行氢致开裂(HIC)试验,并通过金相显微镜和扫描电镜观察显微组织及夹杂物对两种管线钢氢致开裂性能的影响。结果表明,与X60钢相比,X100钢对HIC更为敏感,其裂纹数量远多于X60钢。X60钢在珠光体/铁素体界面上形成细裂纹,在铁的碳化物和Al-O-Ti夹杂物处形成粗裂纹。X100钢在贝氏体组织上形成细裂纹,在贝氏体组织和夹杂物的共同作用下形成粗裂纹。由于X100钢晶粒尺寸小,由夹杂物作为氢陷阱形成的粗裂纹宽度远小于X60钢中的。除了铁的碳化物和钙化的Al-O-Ti夹杂物,X100钢裂纹中出现更加复杂的Mn-Ca-Mg-Si-O-S多元素复合夹杂,钼元素的富集物对裂纹的扩展影响不显著。     

夹杂物对油井管钢氢致开裂腐蚀的影响

对油井管钢进行了pH 2.0溶液浸泡的氢致开裂(HIC)试验。考察了油井管钢的抗HIC性能,分析了不同种类夹杂物对钢板HIC性能的影响。结果表明,在强酸性腐蚀环境中,夹杂物越多,钢对HIC越敏感。诱发油井管钢氢致开裂的夹杂物主要为MnS夹杂物、Al2O3夹杂物和硅铝酸盐复合夹杂物,其中长条状MnS夹杂物危害最大。夹杂物诱发裂纹的初期形貌为夹杂周围出现空洞,空洞的扩展成为氢致裂纹。     

显微组织对X100管线钢氢致开裂及氢捕获行为影响

依据NACE TM 0284-2011标准评估了不同显微组织X100管线钢的氢致开裂(HIC)敏感性,采用场发射扫描电镜、氢显等手段观察了钢中HIC裂纹的萌生和扩展以及H的聚集,借助于氢渗透动力学参数分析了X100管线钢不同显微组织试样的氢捕获效率与HIC敏感性的内在关联。结果表明,具有不同显微组织的X100管线钢HIC敏感性依次为:原始铁素体-贝氏体组织试样炉冷处理的块状铁素体组织试样风冷处理的针状铁素体组织试样;钢中组织对氢的捕获效率越高,钢材对HIC敏感性越大;H原子容易在夹杂物和基体之间的界面处聚集,钢中的MnS夹杂、Ca-Al-Si-O复合夹杂和MnO夹杂均为HIC裂纹萌生源。     

管线钢氢致裂纹影响因素研究进展

许多石油和天然气中都含有H2S,因此油气输送用管线钢应具备抗氢致裂纹(HIC)的性能。综述了化学成分、夹杂物及微观组织对管线钢氢致裂纹影响的最新研究进展。控制管线钢中C≤0.06%,Mn≤1.4%,同时使杂质元素P≤0.015%、S≤0.002%、O≤10μg/g、H≤2.0μg/g,并控制Ca为10~35μg/g,从而减少长条状MnS夹杂、链状氧化铝B类夹杂及Mn、P偏析区,有助于提高管线钢HIC抗力。小尺寸及形态圆润无尖角夹杂周围不易形成HIC。管线钢采用针状铁素体组织,同时减少带状组织及MA岛数量及尺寸,可以在保证优异的强韧性同时,满足抗HIC性能要求。     

管线钢抗氢致开裂腐蚀性能

采用NACE TM0284-2003中A和B两种溶液对低碳和超低碳管线钢进行了腐蚀试验,并对试验结果和影响氢致开裂(HIC)敏感性的因素进行了分析。结果表明,试验钢均具有良好的抗HIC性能,合理控制成分中的C、Mn、P、S等元素含量是保证抗腐蚀性能的关键;同时,钢中的夹杂物、偏析和带状组织均会使材料的HIC敏感性增大,而以铁素体为主的细晶组织和组织中的大量位错对提高抗HIC性能起到了重要作用。     

偏析及M/A组元对高强度管线钢抗氢致裂纹性能的影响

通过调整Mo、Ti的含量,得到了3种M/A组元含量不同的高强度管线钢,运用LIBS-OPA-100原位分析仪、扫描电镜(SEM)等手段,研究了偏析及M/A组元对高强度管线钢抗氢致裂纹(HIC)性能的影响。结果表明,3种高强度管线钢M/A含量分别为1号钢(高Mo低Ti)17.4%、2号钢(中Mo中Ti)2.1%、3号钢(无Mo高Ti)0.75%,Mo促进了M/A组元形成,Ti微合金化可有效抑制M/A组元形成,M/A组元的含量、尺寸、形状及分布是影响高强度管线钢抗HIC性能的重要因素,尤其是大块状的M/A使抗HIC性能急剧下降;C、Mn、Si元素在1/4处和中心发生偏析和硬度较高的M/A组元是导致1号、2号试验钢氢致开裂的主要原因;使用原位分析仪测得Al的偏析度顺序为2号钢1号钢3号钢,氧化铝夹杂物是诱发氢致裂纹一个重要原因。     

X100钢级螺旋缝埋弧焊管抗H_2S腐蚀性能研究

对X100钢级螺旋缝埋弧焊管进行了氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究,结果表明:X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体的抗H2S腐蚀性能差。分析认为:带状组织和硬度高是导致管体和焊接接头氢致裂纹超标的主要原因,氢致裂纹主要是穿晶型和沿晶型开裂;而焊缝中存在夹杂物,以及焊缝中晶内针状铁素体组织和热影响区中粒状贝氏体组织引起的硬度波动和偏高,是导致焊缝处发生应力腐蚀断裂的主要原因。电化学试验和残余应力测试,也进一步证实了X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体更易于腐蚀。     

X65抗酸管线钢中非金属夹杂物和氢致开裂裂纹的分析及预测

采用金相和扫描电镜分析方法,对X65抗酸管线钢中的大尺寸非金属夹杂物及夹杂物诱发的氢致开裂(HIC)裂纹进行了研究,并采用极值统计方法对不同体积管线钢中大尺寸非金属夹杂物及其可能诱发的HIC裂纹尺寸进行了预测.结果 表明,X65管线钢中大尺寸非金属夹杂物随着预测体积的增加而增大,预测的最大夹杂物尺寸与实际观察结果相吻合...     

BM510L汽车大梁钢板冷弯开裂的显微分析

针对BM510L汽车大梁钢板冷弯开裂现象,对纵向和横向试样分别用金相显微镜观察抛光态夹杂物及金相组织,发现断口处夹杂物及带状组织较严重.用扫描电镜观察开裂断口形貌及其横截面经制样后的形貌,发现断口处有层状解理花样,经抛光侵蚀后的横截面上分布点状夹杂物,经能谱分析,发现夹杂物成分为硫化物.由于夹杂物形成的微裂纹在外力作用下扩张或相互联通,而带状组织横向变形困难,使微裂纹不断扩展最后导致开裂.     

国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹

依据氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking,HIC)试验标准,针对国产X70管线钢及其焊缝进行了HIC性能的研究,同时分析讨论了夹杂物对HIC性能的影响。研究结果证明,焊缝抗HIC能力不因焊接过程中焊接接头发生的一系列变化而比母材低;随着非金属夹杂物含量的增加,国产管线钢HIC敏感性增加。此外,夹杂物的形态和分布同样影响着管线钢的抗HIC性能。     

热轧酸洗板QStE460TM制管开裂原因分析

针对热轧酸洗板QStE460TM制管开裂的现象,利用金相组织及扫描电镜等手段进行了勘测,发现该批次的QStE460TM带状组织严重。且带状组织中分布着MnS非金属夹杂物,胀形时容易从非金属夹杂物处萌生裂纹,从而造成热轧酸洗板QStE460TM制管开裂。而形成的主要原因是连铸坯的中心偏析,因此必须消除连铸坯中心偏析从而控制带状组织的形成。