MS X70管线钢焊接接头在硫化氢环境下腐蚀失效行为研究

摘要

氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)是管线钢在H2S酸性环境下失效的两种主要形式。本论文依据NACE TM0284和NACE TM0177标准分别对MS X70管线钢母材及其焊接接头氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂敏感性进行了评估及对比研究;探讨了显微组织氢捕获效率和晶界结构与材料HIC敏感性的内在关联;确定了MS X70管线钢及其焊接接头发生SSCC的门槛应力值，通过阴极极化进一步定量分析了SSCC失效机理。主要研究进展如下:
　　(1)MS X70管线钢焊接接头比母材具有更高的HIC敏感性，且焊接接头更高的HIC敏感性主要与其焊缝条状贝氏体组织和小角度晶界提高了其氢捕获效率有关;(2)MS X70管线钢母材及其焊接接头发生硫化物应力腐蚀的门槛应力值分别为362.12MPa(80.47％YS)和338.42MPa(66.36％YS)，较高的腐蚀速率和氢捕获效率是焊接接头具有较低的门槛应力值的主要原因;(3)MS X70管线钢硫化物应力腐蚀开裂失效机理主要以氢脆为主，氢脆对材料塑性损失的影响比例占88％，而金属阳极腐蚀溶解影响较小，仅占12％。
　　这些研究进展一方面为管线钢及其焊接接头在H2S环境下防腐措施的制定提供了理论依据和数据支持，另一方面也为管线钢的焊接工艺改进提供了实践借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1．1 管线钢的发展历程

1．1．2 管线钢的未来发展趋势

1．1．3 管线钢的腐蚀失效

1．2 管线钢氢致开裂

1．2．1 氢致开裂机理

1．2．2 氢致开裂影响因素

1．2．3 氢致开裂敏感性与氢捕获效率行为关系

1．2．4 管线钢焊接接头氢致开裂敏感性研究进展

1．3 管线钢硫化物应力腐蚀开裂研究

1．3．1 硫化物应力腐蚀开裂影响因素

1．3．2 硫化物应力腐蚀开裂敏感性评定方法

1．3．3 硫化物应力腐蚀开裂门槛应力值σscc确定

1．3．4 硫化物应力腐蚀开裂定量机理研究

1．4 本论文主要研究思路、内容及意义

第2章 MS X70管线钢母材及焊接接头氢致开裂敏感性及氢捕获效率

2．1 前言

2．2 试验材料及方法

2．2．1 试验材料基本参数

2．2．2 焊接接头显微组织观察与硬度分布测试

2．2．3 焊接接头HIC敏感性测试

2．2．4 母材与焊接接头扩散氢含量测量

2．2．5 母材及焊接接头渗氢曲线测量

2．2．6 焊接接头HIC裂纹附近晶界结构观察分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 焊接接头显微组织与硬度分布

2．3．2 母材及焊接接头HIC敏感性

2．3．3 母材及焊接接头扩散氢含量比较

2．3．4 母材及焊接接头氢捕获效率比较

2．3．5 HIC裂纹扩展与晶界结构关系

2．3．6 母材与焊接接头HIC敏感性差异探讨

2．4 本章小结

第3章 MS X70管线钢母材及焊接接头硫化物应力腐蚀敏感性对比研究

3．1 前言

3．2．1 试验材料及尺寸

3．2．2 母材及焊接接头慢应变速率拉伸曲线测量

3．2．5 母材及焊接接头腐蚀速率测量

3．3 结果与讨论

3．3．2 硫化物应力腐蚀门槛应力值σscc确定

3．3．3 断口形貌扫描电镜观察与分析

3．3．4 母材与焊接接头腐蚀速率

3．3．5 母材与焊接接头硫化物应力腐蚀敏感性比较与分析

3．3 本章小结

第4章 MS X70管线钢硫化物应力腐蚀机理定量研究

4．2．2 MS X70管线钢SSCC机理探究

4．2．3 MS X70管线钢断口形貌观察

4．3 结果与讨论

4．3．1 MS X70管线钢SSCC机理定量分析

4．3．2 慢应变速率拉伸断口宏观形貌观察

4．4 本章小结

第5章 全文结论

致谢

参考文献

附录