开轧温度对铌微合金化热成型钢氢致延迟开裂性能的影响

通过动态充氢恒载荷、氢渗透等实验研究轧制工艺对铌合金化热成型钢的氢致延迟开裂性能的影响。随着开轧温度从1000益降低到950益,热成型钢的氢扩散系数降低,氢致延迟开裂性能提高,耐腐蚀性能下降。透射电镜观察发现开轧温度为1000益时MX型析出相尺寸为30 nm;开轧温度为950益时热成型钢的MX型析出相尺寸为5 nm左右,可以观察到直径为50 nm Cr2 C3析出相。作为氢陷阱的纳米析出相是提高实验钢氢致延迟开裂性能的主要因素。析出相不同的原因是开轧温度为1000益时MX型析出相发生熟化现象,进一步抑制Cr2 C3的析出。     

不锈钢Ⅲ型试样的氢致开裂和应力腐蚀

研究了奥氏体不锈钢Ⅲ型试样的氢致开裂和应力腐蚀。结果表明,动态充氢时Ⅲ型试样也能发生氢致滞后断裂,且裂纹沿原缺口平面形核和扩展。从而可获得宏观平滑的扭转断口,但断口上存在少量沿45°面的二次裂纹,一系列实验表明动态充氢能促进奥氏体不锈钢室温蠕变,故在恒扭矩下充氢能使扭转角不断增大,直至试样被扭断。奥氏体不锈钢Ⅲ型试样在42％沸腾MgCl_2溶液中也能发生应力腐蚀开裂,且裂纹在与缺口平面成45°的平面上形核和扩展。实验表明,无论是Ⅰ型还是Ⅲ型,应力腐蚀的门槛值均比氢致滞后断裂门槛值要低,例如K_(ⅠSCC)/K_(ⅠX)=0.18,K_(ⅠH/K_(ⅠX)=0.58,K_(ⅢSCC)/K_(ⅢX)=0.13 K_(ⅢH)/K_(ⅢX)=0.62。     

ZG0Cr13Ni4Mo钢在水介质中腐蚀疲劳过程的氢致开裂分析

本文研究了 ZG0Cr13Ni4Mo 钢在水介质里腐蚀疲劳过程中,氢对疲劳裂纹形核及扩展的作用,指出氢致开裂表现在钢中氢的扩散和溶解两个过程,ZG0Cr13Ni4Mo钢氢致开裂过程取决于钢的组织结构状态和有害杂质含量。     

65Mn—Q235异种钢的焊接性

本文分析了65Mn-Q235异种钢焊接接头的特点及造成延迟裂纹的主要原因,为保证构件的使用性能,防止与减少氢致延迟裂纹,采用E4315低氢型焊条,焊前预热(温度低于Ms线),焊后缓冷,严格控制扩散氢含量的工艺措施.     

矿车制动盘螺栓断裂失效分析

针对材质为SCM435的矿车制动盘螺栓服役42h后出现断裂的问题,利用扫描电镜、直读光谱仪、金相显微镜、硬度计以及X射线能谱仪和氢测定仪等设备,对失效螺栓的断口形貌,化学成分,金相组织,硬度,非金属夹杂物以及氢含量和表面缺陷等进行了分析.结果表明:该螺栓的断裂是在应力和氢共同作用下引起的氢致延迟断裂,牙底折叠缺陷是导致应力集中和氢富集的重要诱因.     

300M超高强度钢电化学性能及应力腐蚀开裂

采用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验研究了超高强度钢300M在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为,并利用扫描电镜观察了不同外加电位下的断口形貌.300M钢在3.5%NaCl溶液中开路电位下的应力腐蚀开裂机制为阳极溶解型,Cl-的存在明显地增加了材料的应力腐蚀开裂敏感性.阳极电位-600 mV下300M钢溶解速率加快,表现出较高的应力腐蚀开裂敏感性,断面收缩率损失由开路电路下的52.6%升高至99.5%,裂纹起源于表面点蚀坑处,应力腐蚀开裂为阳极溶解型机制.阴极电位-800 mV下材料处于阴极保护电位范围,表现出较低的应力腐蚀开裂敏感性,强度和韧度与空气中拉伸的数值相近,开裂机制为阳极溶解和氢致开裂协同作用.在更低电位(低于-950 mV)下,300M钢的应力腐蚀开裂机制为氢致开裂,在氢和拉应力的共同作用下表现出很大的应力腐蚀开裂敏感性.     

阴极极化条件下X80钢及其焊缝的氢渗透行为

 钢中吸收的氢能导致其机械性能损失。采用电化学氢渗透技术,研究了阴极极化条件下X80管线钢及其焊缝在鹰潭土壤环境中氢渗透行为,并利用光学显微镜观察了实验后的试样形貌。结果表明,阴极极化条件下,氢在X80钢中的扩散行为既取决于阴极极化电位,又与显微组织结构有关。随着阴极极化程度增加,氢在X80管线钢中母材和焊缝的可扩散氢浓度和氢陷阱数逐渐增大,氢致开裂敏感性增加。X80钢焊缝氢致开裂敏感性高于母材。阴极极化程度低于-1000mV(SCE)时,母材和焊缝的析氢反应动力学不同。当阴极极化程度高于-1100mV(SCE)时,焊缝内氢压超过其塑性极限,氢鼓泡破裂。母材中氢浓度持续增加,氢鼓泡继续长大。母材中针状铁素体和珠光体对氢扩散的阻碍作用,大于焊缝热影响区粗大的贝氏体和熔合线先共析铁素体。     

高强钢氢致滞后断裂滞后时间的有限元预测

基于氢相关的内聚力模型,开发了顺次耦合的氢致滞后断裂有限元计算程序,预测了预含氢AISI4135高强钢圆棒缺口试样在常载荷拉伸条件下的滞后断裂时间,并考察了试样初始平均含氢水平对滞后断裂的影响.结果表明,氢相关的内聚力模型可有效预测氢致滞后断裂的断裂时间,有限元预测结果和相关报道较为一致.氢致滞后断裂存在氢临界值,当缺口尖端应力集中区聚集的氢浓度达到临界时裂纹开始形核,此临界值和结构的初始含氢量无关.     

管线钢中带状组织与氢致开裂

研究了 6种材料在NACE溶液中的氢致开裂 (HIC)行为 .结果表明 :钢材中Mn ,P ,S的含量高时 ,带状组织明显增多 ,HIC敏感性提高 .为避免带状组织及氢致开裂 ,应控制钢材中的Mn ,P ,S含量 ,给出了Mn ,P ,S含量的推荐值 :wMn≤ 1.3% ,wP≤ 0 .0 10 % ,wS≤ 0 .0 0 1% .     

Raney Ni催化呋喃加氢制备四氢呋喃的研究

研究了以Ranev Ni为催化剂,在高压釜中进行呋喃加氢制四氢呋哺研究;分析了呋喃加氢反应条件对制备四氢呋喃的影响.实验结果表明,在一定条件下,可以获得较高的呋喃转化率和四氢呋喃收率.在Raney Ni用量为8%～12%,氢压为2.0～5.0 MPa的反应条件下,呋喃的转化率可达99%,四氢呋喃的收率约为70%.     

氢原子渗透对管线钢微裂纹扩展的影响研究

管线钢在发生氢致开裂过程中,氢原子通过吸附、渗透等方式进入金属并聚集在微裂纹和微孔中,并与缺陷产生相互作用,对钢材的力学性能产生极大影响.为研究氢原子渗透对管线钢裂纹开裂行为的影响,采用分子动力学方法,首先建立含缺陷的铁素体型管线钢的铁素体-渗碳体微观片层结构,随后研究在单轴拉伸载荷作用下,处于300K温度下不同氢原子...     

铁素体/珠光体界面对耐酸管线钢氢致开裂敏感性的影响

利用OM、SEM、EBSD、TEM等手段,分别对热轧态和退火态耐酸管线钢的微观组织、晶界分布、位错及析出相进行表征,测试了不同组织管线钢的氢致开裂(HIC)敏感性,计算分析了有效氢扩散系数、氢陷阱密度及其对不同组织的氢捕获效率,重点探讨了铁素体/珠光体(F/P)界面对耐酸管线钢HIC敏感性的影响。结果表明,随着管线钢珠光体含量的增加,F/Fe_3C界面及F/P界面越多,二者作为不可逆氢陷阱会阻碍氢的扩散,提高氢的捕获效率,有效氢扩散系数降低,管线钢的HIC敏感性提高;F/P界面附近位错的聚集会加速氢原子向高界面能的F/P界面聚集,使氢致裂纹起始于F/P界面处,并沿着F/P界面扩展。     

X70管线钢及焊缝在模拟煤制气含氢环境下的氢脆敏感性

通过氢渗透测试、氢扩散模拟以及氢含量测试技术研究X70钢在模拟4MPa总压,0.2MPa氢气分压煤制气环境下的充氢过程,并通过冲击韧性测试、裂纹扩展测试以及缺口拉伸和慢应变速率拉伸测试方法,从不同角度分析X70钢母材和焊缝组织在模拟煤制气含氢环境下的力学性能.结果表明,在总压4MPa,0.2MPa含氢煤制气环境中,X70钢表面存在吸附氢原子并能扩散进入X70钢内部,达到稳态后内部的可扩散氢质量分数为1.9×10-7;与空气中的原始性能比较,X70钢焊缝和母材的冲击性能、缺口拉伸和慢应变速率拉伸强度、塑性以及材料的损伤容限均未发生下降;在实验煤制气环境中,X70钢具有较低的氢脆风险.     

Hydrogen induced cracking of X80 pipeline steel

The hydrogen-induced cracking (HIC) behavior of X80 pipeline steel was studied by means of electrochemical charging, hydrogen permeation tests, tension test, and scanning electron microscopy (SEM). The experimental results indicate that the increase of charging time and charging current density or the decrease of the solution pH value leads to an increase of the hydrogen content in X80 steel, which plays a key role in the initiation and propagation of HIC. It is found that the majority of macro-inclusions within the as-used X80 steel do not constitute a direct threat to HIC except aluminum oxides, which directly or indirectly lead to HIC. The hydrogen trap density at room temperature is estimated to be pretty high, and this is an essential reason why the steel is sensitive to HIC. After hydrogen charging, the elongation loss rate and area reduction of X80 steel decline obviously, taking a noticeable sign of hydrogen-induced plasticity damages. It is demonstrated that the losses of these plastic parameters have a linear relation to the fracture size due to hydrogen.     

涉氢环境中连续/间断腐蚀对X80钢力学性能的影响

This study investigated the susceptibility of X80 pipeline steel to hydrogen embrittlement given different hydrogen pre-charging times and hydrogen charging–releasing–recharging cycles in H₂S environment. The fracture strain of the steel samples decreased with increasing hydrogen pre-charging time; this steel degradation could almost be recovered after diffusible hydrogen was removed when the hydrogen pre-charging time was<8 d. However, unrecoverable degeneration occurred when the hydrogen pre-charging time extended to 16–30 d. Moreover, nanovoid formation meant that the hydrogen damage to the steel under intermittent hydrogen pre-charging–releasing–recharging conditions was more serious than that under continuous hydrogen pre-charging conditions. This study illustrated that the mechanical degradation of steel is inevitable in an H₂S environment even if diffusible hydrogen is removed or visible hydrogen-induced cracking is neglected. Furthermore, the steel samples showed premature fractures and exhibited a hydrogen fatigue effect because the repeated entry and release of diffusible hydrogen promoted the formation of vacancies that aggregated into nanovoids. Our results provide valuable information on the mechanical degradation of steel in an H₂S environment, regarding the change rules of steel mechanical properties under different hydrogen pre-charging times and hydrogen charging–releasing–recharging cycles.     

多级热处理对柔性立管用高强钢组织性能影响

通过对柔性立管用高强钢开展不同的热处理工艺实验并利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD技术等表征手段研究了多级热处理对柔性立管用高强钢显微组织、力学性能以及抗氢致开裂性能的影响.结果表明:相对调质热处理而言，多级热处理能够显著细化组织，促使析出相细小弥散地分布于组织中并提高了组织中的晶界密度，从而使柔性立管用高强钢的强度升高.多级热处理大大提高了组织中氢陷阱的数量，减小了析出相的尺寸并改善了氢陷阱的分布状态，进而提高了实验钢的溶氢能力，从而在提高实验钢强度的同时明显改善了其抗氢致开裂性能.     

用于堆焊层氢致剥离研究的一种有效方法

本文对电解充氢法用于不锈钢堆焊层氢致剥离研究的试验依据、原理和试验装置作了详尽的叙述，从试验和理论计算两方面与传统方法进行了比较，结果证实，电解充氢可以词地在合线附近建立与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，可以有效地获得与高压釜充氢相同的氢致剥离裂纹，而且更为方便、经济。     

NbC纳米析出相对低合金高强钢氢致开裂的影响研究

We investigated the effect of nanosized NbC precipitates on hydrogen-induced cracking (HIC) of high-strength low-alloy steel by conducting slow-strain-rate tensile tests (SSRT) and performing continuous hydrogen charging and fracture analysis. The results reveal that the HIC resistance of Nb-bearing steel is obviously superior to that of Nb-free steel, with the fractured Nb-bearing steel in the SSRT exhibiting a smaller ratio of elongation reduction (I_δ). However, as the hydrogen traps induced by NbC precipitates approach hydrogen saturation, the effect of the precipitates on the HIC resistance attenuate. We speculate that the highly dispersed nanosized NbC precipitates act as irreversible hydrogen traps that hinder the accumulation of hydrogen at potential crack nucleation sites. In addition, much like Nb-free steel, the Nb-bearing steel exhibits both H-solution strengthening and the resistance to HIC.     

外加电位对X80钢在满洲里土壤应力腐蚀的影响

针对埋地管道应力腐蚀开裂（SCC）问题,开展了X80管线钢（X80钢）在满洲里土壤模拟溶液中的SCC研究,以期对X80钢的SCC防护提供数据支撑。采用交流阻抗技术、动电位极化技术和慢应变速率拉伸实验研究了X80钢在不同外加电位下满洲里土壤模拟溶液中的SCC行为,并用扫描电镜观察了断口表面微观形貌。结果表明：自腐蚀电位下,X80钢裂纹萌生于点蚀坑处,SCC机制为阳极溶解（AD）;在外加电位为-850 mV和-930 mV时,X80钢的应力腐蚀受到抑制作用,SCC敏感性较低,-850 mV为最佳阴极保护电位。这两个电位下X80钢SCC机制为AD和氢致开裂（HIC）混合机制,其中-930 mV下SCC机制由HIC占主导地位;在外加电位为-1 000 mV和-1 200 mV时,X80钢表现出较高的SCC敏感性,SCC机制为氢和应力协同作用下的HIC。