本文關鍵詞：油管鋼氫滲透特性及其對應力腐蝕開裂的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼制設備在含CO2的腐蝕介質中發(fā)生電化學腐蝕,陰極發(fā)生析氫反應,產生氫原子。氫原子的直徑遠小于金屬原子,根據吸附-吸收過程,部分原子氫擴散進鋼材基體的晶格內,引起材質脆化,并導致材料開裂、喪失承載能力。當氫、應力和腐蝕性環(huán)境同時存在時,將可能聯合起來對材料形成協同性的破壞,如擴散的氫在應力作用下能夠導致材料脆化或者由非金屬夾雜物等引起氫致開裂。本研究圍繞80SS和110SS兩種油管鋼,在含飽和CO2模擬采出水環(huán)境中展開其氫滲透和應力腐蝕開裂兩方面的研究,結合電化學方法、SSRT和各種現代分析測試技術,探索多種因素對氫滲透和應力腐蝕開裂(SCC)的影響規(guī)律,預測應力腐蝕開裂敏感性,建立氫滲透與SCC之間的聯系。 采用Devanathan-Stachurski雙電解池電化學氫滲透測試方法,嚴格按照“五步走”有序進行氫滲透曲線的測試,研究了毒化劑、氫陷阱、熱處理、pH、溫度、礦化度、C1-對氫滲透行為的影響規(guī)律。結果表明,a.110SS和80SS的組織均為回火索氏體,前者比后者晶粒尺寸小,晶界多,穿透時間延長,氫擴散系數小,氫擴散阻力更大,具有更好的抗氫致開裂敏感性。b.80SS鋼經正火、退火、淬火后分別獲得鐵素體+珠光體、鐵素體+索氏體、馬氏體組織,氫陷阱密度依次增大,氫脆敏感性依次增大。c.強度、pH值減小,溫度升高,則穩(wěn)態(tài)電流密度越大,氫擴散系數減小；P110和110SS的各氫滲透參數處于同一數量級范圍；礦化度和Cl-對氫滲透的影響沒有統一規(guī)律。其中,穩(wěn)態(tài)可擴散氫濃度與外加極化電流存在線性關系,氫擴散系數與溫度(298～363K)滿足Arrhenius關系。 通過動電位快慢掃描極化曲線測試方法,利用Parkins邊界條件和應力腐蝕破裂參數Pi預測80SS和110SS分別在電位大于-589mV (vs. SCE)和-541mV (vs. SCE)時具有應力腐蝕開裂敏感性,且判斷該電位下的SCC為陽極溶解機制控制。 采用SSRT研究了氫對SCC的影響,結果表明80SS和110SS中都出現氫致損傷現象,且80SS隨穩(wěn)態(tài)可擴散氫濃度的增加脆化現象更為明顯：當可擴散氫濃度為3.99molH/m3、氫擴散系數為1.922×10-6cm2/s時,屈服強度降低幅度達到25.77%、抗拉強度降幅達到7.92%,應變硬化指數為0.2l,應力應變積分降低幅值高達62.0%,延伸率損失達到50.40%,發(fā)生了脆性斷裂；而110SS強度、塑性的降低幅度隨可擴散氫濃度的增加而降低的幅度較80SS緩慢,其抵抗氫滲透作用的能力更強,受氫滲透影響作用稍小 80SS和110SS在含飽和CO2采出水中的SCC機理為氫助陽極溶解型應力腐蝕開裂。開裂過程為：腐蝕形成均勻致密的FeCO3和CaMg(CO3)2產物膜→膜局部破壞與微裂紋形成→腐蝕、應力與氫原子協同使裂紋擴展,直至斷裂。
【關鍵詞】：80SS 油管鋼 氫滲透 氫擴散系數 SSRT SCC
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-27
• 1.1 研究背景及目的意義9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究的目的意義10
• 1.2 氫滲透特性研究現狀10-18
• 1.2.1 氫的來源10-11
• 1.2.2 氫滲透過程11-12
• 1.2.3 氫損傷12-15
• 1.2.4 氫擴散行為表征15-16
• 1.2.5 氫擴散系數的影響因素16-18
• 1.3 應力腐蝕開裂研究現狀18-24
• 1.3.1 應力腐蝕開裂特點18-19
• 1.3.2 應力腐蝕開裂機理19-22
• 1.3.3 SCC敏感性預測22
• 1.3.4 SCC實驗研究22-24
• 1.4 氫、應力、腐蝕之間的協同作用24
• 1.5 論文研究思路和研究方法24-27
• 1.5.1 論文的研究思路24-25
• 1.5.2 研究內容及方法25-27
• 第2章 油管鋼的氫滲透行為27-53
• 2.1 氫滲透測試前處理27-30
• 2.1.1 實驗材料與介質27-28
• 2.1.2 電化學鍍鎳28-30
• 2.2 適用于油管鋼的氫滲透測試技術研究30-36
• 2.2.1 氫滲透測試裝置及原理30-31
• 2.2.2 陽極極化電位選擇31
• 2.2.3 消除背景電流31-32
• 2.2.4 氫滲透測試曲線32
• 2.2.5 氫滲透參數的理論修正32-36
• 2.3 氫陷阱對氫滲透行為的影響36-39
• 2.3.1 實驗方法36
• 2.3.2 實驗結果及分析36-39
• 2.4 熱處理對氫滲透行為的影響39-43
• 2.4.1 實驗方法39-40
• 2.4.2 實驗結果及分析40-43
• 2.5 油管鋼氫滲透行為的影響因素研究43-51
• 2.5.1 強度和型號對氫滲透行為的影響43-44
• 2.5.2 毒化劑對氫滲透行為的影響44-45
• 2.5.3 充氫電流對氫滲透行為的影響45-47
• 2.5.4 pH值對氫滲透行為的影響47
• 2.5.5 溫度對氫滲透行為的影響47-49
• 2.5.6 礦化度對氫滲透行為的影響49-50
• 2.5.7 氯離子對氫滲透行為的影響50-51
• 2.6 本章小結51-53
• 第3章 油管鋼的應力腐蝕敏感性電化學研究53-59
• 3.1 試樣尺寸及前處理53
• 3.2 測試方法53
• 3.3 產物膜對基體的作用53-55
• 3.4 利用動電位快慢掃描極化曲線預測SCC機制55-56
• 3.5 應力腐蝕敏感電位預測56-58
• 3.5.1 利用PARKINS邊界條件預測應力腐蝕敏感性56-57
• 3.5.2 利用應力腐蝕破裂參數P_I預測應力腐蝕敏感性57-58
• 3.6 本章小結58-59
• 第4章 油管鋼的慢應變速率拉伸試驗研究59-70
• 4.1 實驗方法59-61
• 4.1.1 試樣制備及安裝59-60
• 4.1.2 SSRT試驗60
• 4.1.3 評定應力腐蝕敏感性的力學指標60-61
• 4.2 拉伸速率對材料力學性能的影響61-62
• 4.3 油管鋼在三種介質中拉伸的力學性能62-65
• 4.3.1 80SS和110SS在空氣中拉伸的力學性能62-63
• 4.3.2 80SS和110SS在含飽和CO_2采出水中拉伸的力學性能63-64
• 4.3.3 110SS在研究溶液中的力學性能64-65
• 4.4 SSRT的影響因素研究65-69
• 4.4.1 HAC濃度的影響65-66
• 4.4.2 預充氫的影響66-67
• 4.4.3 氫種類的影響67-68
• 4.4.4 敏感電位的影響68-69
• 4.5 本章小結69-70
• 第5章 氫對應力腐蝕開裂的影響70-83
• 5.1 氫致強度損傷70-73
• 5.1.1 氫致屈服強度降低70-71
• 5.1.2 氫致抗拉強度降低71-72
• 5.1.3 氫致應變硬化作用增強72-73
• 5.2 氫致塑性損傷73-75
• 5.2.1 氫致硬化73-74
• 5.2.2 氫致脆化74-75
• 5.3 氫致斷裂韌性減小75-76
• 5.4 氫致應力腐蝕敏感性增加76-77
• 5.5 斷口形貌觀察77-80
• 5.6 應力腐蝕開裂機理淺析80-81
• 5.7 本章小結81-83
• 第6章 結論83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-91
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文91

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 梁平;李曉剛;杜翠薇;陳旭;張亮;;Cl~-對X80管線鋼在NaHCO_3溶液中腐蝕性能的影響[J];北京科技大學學報;2008年07期

2 李國敏,李愛魁,郭興蓬,鄭家q，

本文編號：338433