12Cr2MolR(H)临氢钢氢脆特性的研究

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1、国内图书分类号：TG174.4密级：公开西南交通大学研究生学位论文12Cr2Mo1R(H)临氢钢氢脆特性的研究年级2015级姓名骆晓伟申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师张鲲副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TG174.4SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisInvestigationonHydrogenEmbrittlementCharacteristicsof12Cr2Mo1R(H)Anti-hydrogenSteelGrade:2015Candidate:LuoX

2、iaoweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:ZhangKunMay2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密

3、后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）采用双电解池氢渗透技术测定了临氢钢中氢的扩散系数，并研究了无应力条件下试样表面不可逆氢损伤产生的条件。（2）通过内部氢试验，研究了临氢钢的氢脆机理以及不同应变速率下氢对临氢钢性能的影响。并研究了氢致裂纹的扩展，发现高应变场使两条临近且平行的氢致裂纹的裂尖相互作用，相对偏转最终造成裂纹的连接。裂纹扩展区尤其是裂尖区具有较高的位错密度和应变浓度，此处

4、晶粒具有较高的氢脆敏感性。（3）通过环境氢试验，研究了临氢钢的氢脆机理以及不同应变速率条件下氢对临氢钢性能的影响。氢会明显降低试样的塑性。随着应变速率的降低，充氢试样的最大抗拉-6-1强度逐步降低，试样的氢脆敏感性逐渐变高。氢脆指数在最小的应变速率5.4×10s时最高达到78.05%。充氢试样产生了明显的固溶强化效果。沿晶断裂为主要的断裂模式，裂纹主要沿原奥氏体晶界扩展，且沿晶断裂面积随着应变速率的降低逐渐增大。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发

5、表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要12Cr2Mo1R(H)临氢钢是制造热壁加氢反应器的主要钢种。加氢反应器的服役条件较为恶劣，长期处于高压、临氢的环境。服役过程中有发生氢脆的倾向，且在运行过程中应力集中部位易诱导氢原子聚集，产生氢致裂纹，极易导致服役零件的突然断裂并造成重大安全事故。为了研究该钢种的氢脆特性，本文以12Cr2Mo1R(H)临氢钢为对象，采用内部氢实验和环境氢试验检测方

6、法对临氢钢中的氢脆表征和机理进行了研究。在进行拉伸试验之前，为了确定充氢时间和充氢电流密度等重要试验参数，首先−62使用时间滞后法算得临氢钢中的氢扩散系数为3.40×10cm/s，进而算出在0.5mol/L硫酸和2g/L硫脲混合溶液中充氢4h可确保拉伸试样充氢饱和。其次，通过研究电流密度和充氢时间对试样表面产生氢鼓泡损伤的影响规律，确定在小于临界电流密度22i=25mA/cm时，可确保后续测试试样不产生表面氢损伤。此外，使用50mA/cm电流密度严重充氢，观察到样品表面产生较多的氢鼓泡，部分氢鼓泡边缘开裂，在试样内部观察到氢致裂纹，从其花样质量图中

7、观察到裂纹为穿晶断裂模式。内部氢实验研究了不同应变速率下在电解液中预充氢4h的临氢钢的氢脆性能。结-5-1果表明随着应变速率的降低氢脆指数先逐渐增大，应变当速率达到5×10s后，氢脆指数趋于稳定值20%左右，属于轻度氢损伤。通过SEM观察到在较高的拉伸速率时，试样断口上存在较多小而深的白点裂纹，白点主要由临氢钢内部夹杂产生，在拉伸速率较低时可以观察到裂纹变大。从侧面氢致裂纹的SEM图可以明显看出氢致裂纹为穿晶断裂。高应变场使两条临近且平行的氢致裂纹的裂尖相互作用，相对偏转最终造成裂纹的连接。环境氢试验研究不同应变速率下进行原位充氢的临氢钢的氢脆特性

8、。结果表明氢原子显著降低了临氢钢的塑性。且随着应变速率的降低，试样的最大抗拉强度逐渐降-6-1低，在应变速率为5×10s时