【摘要】：本文以X80管線鋼焊接接頭為研究對象,通過慢速率拉伸實驗、氫鼓泡實驗、氫滲透實驗和電化學(xué)實驗來研究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。慢拉伸和氫鼓泡實驗表明X80鋼焊接組織的氫脆敏感性規(guī)律如下:FGHAZWMCGHAZICHAZBM。氫滲透實驗和組織表征表明氫脆敏感性受組織、應(yīng)力、硬度和氫擴散速率等因素的影響。母材的氫脆敏感性最低,因為母材含有高密度位錯的細小鐵素體,而焊縫和熱影響區(qū)敏感性高,是因為存在對氫脆敏感的微觀組織,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,是因為有更快的氫擴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氫的擴散及微裂紋的萌生和擴展。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。實驗表明退火可提高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,主要是因為退火可以通過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)氫脆損傷的機制，其中包括：壓理論[29]；降低表面能[30]；促進位錯增值[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)量分數(shù)。，實驗所用 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)的冷卻驗所對應(yīng)的熱循環(huán)曲線圖。

圖 2.3 實驗退火處理工藝流程Fig. 2.3 Experimental annealing process學(xué)拋光實驗真實的表面信息，通常需對金屬材料進行一定的機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、殘量等實驗中都將對這五組試樣進行電化學(xué)拋光預(yù)處理拋光之前，先用砂紙機械打磨到 2000#，然后進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驗溫后用去離子水和酒精清洗，干燥條件下保存。方法伸實驗

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