x120管线钢的氢致裂纹与土壤应力腐蚀分析

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2、IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY1943905武汉科技大学研究生学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。．除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的工作外，‘本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：二霾查查日期：趁!峰墨墨翌日研究生学位论文版权使用授权声明本论文的研究成果归武汉科技

3、大学所有，其研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门(按照《武汉科技大学关于研究生学位论文收录工作的规定》执行)送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。论文作者签名：指导教师签名：日期：武汉科技大学硕士学位论文摘要随着世界范围内能源需求的急剧增加，油气管线建设得到迅猛发展。管线钢的开发与应用成为了钢铁产业的研究热点。采用高级别管线钢能大大减少材

4、料用量、提高运送效率、减少装配成本，因此，具有高强度的X120管线钢将是未来管线的主要用钢。目前，X70和X80管线钢已经大规模工程应用，X100和X120在国内外开展了广泛的研发和试制工作。腐蚀破坏是管线钢服役过程中最大的危害，管线钢的服役环境体系按空间位置可以分为管内环境和管外环境。管壁及其内表面状况和管道中的所有物质及其物理、化学状态可以认为是管道的内部环境。抗管内环境腐蚀主要是提高管材的抗氢致裂纹(HIC)性能和抗应力腐蚀开裂(scc)性能。抗管外环境腐蚀主要是提高管材在涂层剥离情形下的会发生的

5、均匀腐蚀和应力腐蚀开裂的性能。关于管线钢的这几种失效方式的研究前人做了大量的研究，但主要是集中在X70级别以下的钢种在各种环境下的抗腐蚀性能，本文围绕X120管线钢进行了H2S环境中的氢致裂纹研究和酸性土壤环境的应力腐蚀研究，主要研究结果表明：1．X120实验钢在湿H2S溶液中，氢致裂纹沿轧向生长，裂纹多出现在试样的中心部分。HIC主要沿晶扩展，部分穿过板条贝氏体。其中具有较高显微硬度和位错密度的贝氏体亚结构会表现出较高的HIC敏感性。2．通过氢扩散通量，氢扩散系数和钢中溶解氢的量来衡量钢中不同组织和夹

6、杂物聚集氢的能力。氢扩散系数，和氢扩散通量越低，渗氢过程中阴极侧氢浓度越高表明越多的氢聚集在钢中，钢对HIC越敏感。3．X120实验钢在酸性土壤环境中阳极反应由活化控制，反应初期阴极反应在呈扩散控制特征，后期逐步转变为活化控制。其480h后的腐蚀产物主要有三层：丫．FeOOH和Fe304、a-FeoOH、Fe203，其中a．FcoOH对材料有较好的保护性。4．X120实验钢在鹰潭酸性溶液中呈现较好的抵抗应力腐蚀开裂能力。其自腐蚀电位下的应力腐蚀行为呈阳极溶解型的特征。在不同外加阴极电位下呈不同SCC机理

7、，当外加电位为．650mvSCE时X120实验钢的应力腐蚀敏感性最低，当外加阴极电位下降到．1100mVscE时，应力腐蚀开裂呈明显的氢致开裂特征。关键词：X120管线钢，贝氏体，氢致开裂，土壤应力腐蚀，阴极电位第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractAsthegrowingdemandofenergy，thehighgradepipelinesteelhasbeenconsiderabledevelopmentintheworldasthemaintransportway．Asthemater

8、ialofchoiceforlargepipelineprojectsbecauseoftheadvantagestheyprovidesuchaslowprice-to—yieldratioandlowcarboncontentwhichimpactmaterial，weldingandinstallationcosts．Sousethehighgradepipelinesteelfortransportwillbetheinevitable．Currently,theX70andX80pipelin

9、ehasbeenlarge—scaleusedinengineering,theX100andXl20piplinehasbeencarriedoutextensiveresearchandtrialworkathomeandabroad．Thecorrosiondamageisthegreatestharmforthepipelinesteel．ThepipelineserviceenvironmentsystemCanbedivided