输氢管线钢防止氢脆研究进展

摘要

氢能已经成为未来非常规能源的主要组成部分,其集输管道多依赖现有的油气管道。输氢管线钢氢脆(Hydrogen embrittlement,HE)的相关研究备受关注,但目前仍没有完整的理论解释所有氢脆行为,传统防氢脆的方法仍有许多问题亟待优化和攻克。概述了输氢管线钢的发展及不同型号管线钢的化学成分;归纳了氢脆失效概念及氢脆发生机理(弱键理论、氢促进局部塑性变形理论、氢压理论及氢吸附降低表面能理论),以及氢脆的影响因素,包括材料、氢含量、温度和应变速率等4种影响因素。在此基础上,综述了防氢脆的主要方法,即通过改变管线钢内部或表面组织结构及化学成分可以提升输氢管线钢的力学、物理及化学等性能。重点综述了热处理工艺,添加钒、铜等金属元素,冷处理—喷丸处理和电镀改性等4种防氢脆方法。探讨了有关输氢管线钢氢脆行为在线监测技术的发展现状,并展望了输氢管线钢防氢脆的研究方向。