【摘要】：本文以X80管線鋼焊接接頭為研究對象,通過慢速率拉伸實(shí)驗(yàn)、氫鼓泡實(shí)驗(yàn)、氫滲透實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)來研究X80鋼焊接接頭的氫脆敏感性。采用電子顯微鏡、納米壓痕儀和XRD分別表征了母材(BM)、焊縫(WM)和模擬熱影響區(qū)(HAZs)的微觀組織、顯微硬度和殘余應(yīng)力,建立起微觀結(jié)構(gòu)和氫脆敏感性間的聯(lián)系并分析失效機(jī)理。最后探究了退火處理對焊接組織氫脆敏感性的影響。慢拉伸和氫鼓泡實(shí)驗(yàn)表明X80鋼焊接組織的氫脆敏感性規(guī)律如下:FGHAZWMCGHAZICHAZBM。氫滲透實(shí)驗(yàn)和組織表征表明氫脆敏感性受組織、應(yīng)力、硬度和氫擴(kuò)散速率等因素的影響。母材的氫脆敏感性最低,因?yàn)槟覆暮懈呙芏任诲e的細(xì)小鐵素體,而焊縫和熱影響區(qū)敏感性高,是因?yàn)榇嬖趯浯嗝舾械奈⒂^組織,且夾雜物含量和局部應(yīng)變高。與ICHAZ和CGHAZ相比,FGHAZ的敏感性更高,是因?yàn)橛懈斓臍鋽U(kuò)散速率和更小的硬度,硬度的影響主要體現(xiàn)在:外力作用下,較小硬度有助于促進(jìn)氫的擴(kuò)散及微裂紋的萌生和擴(kuò)展。退火處理后的X80鋼焊接組織的氫脆敏感性規(guī)律如下:BM-TCGHAZ-TWM-TFGHAZ-TICHAZ-T。實(shí)驗(yàn)表明退火可提高X80鋼焊接組織的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和抗氫脆性能,且抗氫脆性能改善效果從大到小為:BM-TFGHAZ-TCGHAZ-TWM-TICHAZ-T。退火可提高焊接組織的抗氫脆性能,主要是因?yàn)橥嘶鹂梢酝ㄟ^改善微觀組織來提高組織自身塑韌性,并降低氫在材料中的擴(kuò)散速率。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG156.2;TG457.11
【圖文】：

圖 1.1 氫原子進(jìn)入金屬的作用過程示意圖[28]ig. 1.1 schematic diagram of the process during hydrogen entering into steel氫損傷機(jī)理最早由 Johnson 于 1875 年提出，經(jīng)過眾多研究者長時間的努力，目多有關(guān)氫脆損傷的機(jī)制，其中包括：壓理論[29]；降低表面能[30]；促進(jìn)位錯增值[31]；致弱鍵理論[32]；致局部塑性變形[33,34]；和應(yīng)變誘發(fā)空位增值[35]；致塑性向脆性轉(zhuǎn)變[36,37]；和應(yīng)力誘導(dǎo)相變[38-40]；是幾個已經(jīng)被廣泛接受具有代表性的機(jī)制：

如升溫速率、峰值溫度、保溫時間和冷管線焊接制造中熱循環(huán)曲線中獲得的。根據(jù)被廣泛用的低合金鋼奧氏體轉(zhuǎn)變溫度的 Andrews[49]經(jīng)驗(yàn)公式， 10-230ωC15.2ωNi44.7ωSi104ωV31.5ωMo10.5 310.7ω(Mn)-3.9ω(Ni29ω(Si)16.7ω(Cr)290ω(As6. ） ） 表示該元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。，實(shí)驗(yàn)所用 X80 鋼的 AC1和 AC3分別為 723.3℃和 86熱影響區(qū)組織，我們選取了兩個高于 AC3完全奧氏體和 950℃，以此來代表過熱區(qū)域的粗晶熱影響區(qū)（C熱影響區(qū)（FGHAZ）。另外選取了處于 AC3和 AC1溫度：800℃來模擬臨界熱影響區(qū)（ICHAZ）�；陔H焊接接頭試樣的組織特征，我們確定了相應(yīng)的冷卻驗(yàn)所對應(yīng)的熱循環(huán)曲線圖。

圖 2.3 實(shí)驗(yàn)退火處理工藝流程Fig. 2.3 Experimental annealing process學(xué)拋光實(shí)驗(yàn)真實(shí)的表面信息，通常需對金屬材料進(jìn)行一定的機(jī)械在本文中所用到的五種焊接接頭組織試樣（BM， WHAZ）, 在后續(xù)的背散射電子能譜（EBSD）表征、殘量等實(shí)驗(yàn)中都將對這五組試樣進(jìn)行電化學(xué)拋光預(yù)處理拋光之前，先用砂紙機(jī)械打磨到 2000#，然后進(jìn)行一除表面氧化層和硬化層。電化學(xué)測試溶液為：醋酸（lO4）：丙三醇（C3H10O3） 按照體積比為 200：10：壓 30 V 左右下電解 4 min，通過添加液氮控制實(shí)驗(yàn)溫后用去離子水和酒精清洗，干燥條件下保存。方法伸實(shí)驗(yàn)

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本文編號：2744225