首页> 中文学位 >X100管线钢焊接接头在H2S环境下氢致开裂及氢捕获行为研究
【6h】

X100管线钢焊接接头在H2S环境下氢致开裂及氢捕获行为研究

代理获取

目录

声明

摘要

1.1 管线钢的概述

1.1.1 油气管道铺设概况

1.1.2 管线钢的发展历程

1.1.3 管线钢的应用现状及研发趋势

1.1.4 管线钢焊接接头简介

1.2 管线钢在湿H2S环境下的腐蚀情况

1.2.1 管线钢的氢致开裂(HIC)

1.2.2 硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)

1.3 氢致开裂机理的研究

1.3.1 氢压理论

1.3.2 氢降低结合能理论

1.3.3 氢降低表面能理论

1.3.4 氢促进局部塑性变形导致脆断理论

1.4 管线钢HIC行为的影响因素

1.4.1 环境因素对HIC的影响

1.4.2 化学成分对HIC的影响

1.4.3 微观组织对HIC的影响

1.4.4 夹杂物对HIC的影响

1.5 管线钢氢捕获行为的研究进展

1.5.1 捕获氢的观察

1.5.2 捕获氢对HIC的影响

1.5.3 氢渗透曲线的测量

1.6 电化学循环充放氢的介绍

1.6.1 电化学循环充放氢原理

1.6.2 电化学循环充放氢的影响因素

1.6.3 可逆氢/不可逆浓度的计算

1.7 本文研究意义及主要研究内容

第2章 X100管线钢焊接接头饱和H2S环境HIC敏感性研究

2.1 引言

2.2 试验材料及方法

2.2.1 材料

2.2.2 组织观察和硬度测量

2.2.3 HIC敏感性试验

2.2.4 氢显试验

2.3 结果与讨论

2.3.1 组织和硬度

2.3.2 夹杂物类型和尺寸的统计分析

2.3.3 HIC敏感性测试结果

2.3.4 HIC裂纹的萌生与扩展

2.3.5 H的分布和聚集

2.4 本章小结

第3章 X100管线钢焊接接头氢渗透动力学行为

3.1 引言

3.2 试验材料及方法

3.2.1 材料

3.2.2 饱和H2S环境下氢渗透实验

3.2.3 电化学循环充放氢实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 氢渗透动力学参数

3.3.2 可逆氢和不可逆氢浓度的大小

3.4 本章小结

第4章 X100管线钢焊接接头微区模拟组织氢致开裂及氢渗透行为

4.1 引言

4.2 试验材料及方法

4.2.1 材料

4.2.2 热处理工艺的制定

4.2.3 微区模拟组织的观察

4.2.4 微区模拟组织HIC敏感性的测量

4.2.5 微区模拟组织电化学氢渗透曲线的测量

4.3 结果与讨论

4.3.1 热影响及焊缝区显微组织

4.3.2 HIC敏感性测试结果

4.3.3 中心组织的观察

4.3.4 HIC裂纹的萌生

4.3.5 HIC裂纹的扩展方式

4.3.6 氢渗透动力学行为

4.4 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

附录

展开▼

摘要

X100管线钢已被提议用于中国西气东输第三期管道工程的建设,为适应长距离输送的要求,实际管道之间依靠焊接形成的焊接接头是由母材、热影响和焊缝组成,因其组织复杂,易成为腐蚀的薄弱环节。运输的石油、天然气中含H2S腐蚀介质,极易引起管道发生氢致开裂(HIC),氢原子(H)在钢中陷阱处被捕获是导致HIC发生的关键。因此,探究X100管线钢及其焊接接头在湿H2S环境HIC以及氢捕获行为能为制定应用防护措施提供理论依据和数据支持。
  本文以X100管线试验钢及其焊接接头为研究对象,依据NACETM0284-2011标准对其HIC敏感性进行评估,并对HIC裂纹观察与分析,阐明试样HIC差异原因及HIC裂纹萌生和扩展规律。通过氢显、氢渗透、电化学循环充放氢技术对试样在H2S环境中H渗透、扩散和捕获行为进行观察、分析,定量得到可逆H/不可逆H浓度,从本质上探讨H对HIC行为的影响。最后,X100管线钢母材采用热处理方式,得到热影响区和焊缝区模拟组织进行HIC行为的研究,界定出X100焊接接头中最薄弱的微观区域。
  结果表明:X100管线钢焊接接头主要是由于其结构复杂且组织分布不均匀导致HIC敏感性较母材更大,且HIC裂纹均大多萌生于Ca-Al-Si-O复合夹杂处,呈典型的阶梯状,主要以穿晶模式扩展,伴随少量的沿晶;X100焊接接头不可逆氢浓度几乎是母材的100倍,这是导致其HIC敏感性更高的本质原因;X100管线钢焊接接头中抗HIC最薄弱的部分是热影响区;X100管线钢母材、模拟的热影响区试样HIC裂纹主要萌生于硬脆粒状B相和Ca-Al-Si-O复合夹杂物,沿轧向的中心偏析带扩展,而模拟的焊缝区试样HIC裂纹主要沿中心偏析带萌生、扩展;对X100管线钢焊接接头而言,其对应氢渗透有效扩散系数Dapp较小,阴极侧氢浓度Capp较大,表示被捕获H越多,其HIC敏感性越高。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号