本文關(guān)鍵詞：基于鎳基焊材與碳鋼焊材的X65管線鋼焊接接頭SSCC性能研究

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【摘要】：基于奧氏體不銹鋼具有的良好綜合性能,選用Arc625鎳基合金焊材對(duì)X65鋼管進(jìn)行組對(duì)焊接,探索使用此類焊材替換傳統(tǒng)焊接材料進(jìn)而大幅度提高油氣管線中焊接接頭的耐H_2S應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)的可能性。本文主要研究了A、B、C、D四類接頭的SSCC性能,其中,C類接頭為采用Arc625焊材所得,A、B、D三類接頭采用碳鋼焊材,比較了采用鎳基合金與普通碳鋼焊材所得管線鋼焊接接頭在顯微組織、力學(xué)性能、電化學(xué)腐蝕性能、氫滲透能力等方面的差異。(1)A、B、C、D四類接頭的顯微組織觀察與力學(xué)性能分析結(jié)果表明:(1)母材:四類接頭的母材組織均由塊狀鐵素體、殘余奧氏體及少量針狀鐵素體組成,組織均勻,對(duì)應(yīng)的硬度值處于偏低的水平,保持在165-180HV;(2)熱影響區(qū)(HAZ):四類接頭的熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)晶粒細(xì)小,粗晶區(qū)均出現(xiàn)不同程度的晶粒粗化現(xiàn)象,其中B、D兩類接頭的HAZ粗晶區(qū)中含有大量粗大馬氏體與殘余奧氏體組織,大量大塊碳化物沿晶界析出,大大惡化了接頭性能,硬度值較母材有所增大,在170-220HV范圍內(nèi);(3)焊縫:A、B、D三類接頭的根部焊縫均由定向生長(zhǎng)的柱狀鐵素體間分布有針狀鐵素體組成,上焊縫由細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織組成,整體硬度稍高于母材,而C類接頭焊縫由大量枝狀晶、胞狀晶組成,局部超過硬度值超過了300HV;(4)力學(xué)性能:由于四類焊接接頭組織不均勻、組織粗化等原因,使得拉伸試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率較母材均有所下降,其中C類接頭試樣力學(xué)性能較好。(2)B、C兩類接頭的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明:C類接頭焊縫的腐蝕電流密度與腐蝕速率值較B類接頭焊縫均小一個(gè)數(shù)量級(jí)。B、C兩類接頭的熱影響區(qū)與母材的極化曲線幾乎重合,腐蝕電流密度與腐蝕速率值相當(dāng)。B、C、D三類接頭及母材的氫滲透試驗(yàn)結(jié)果表明:母材的J∞L、Dapp值最小,capp和NT值最大,C類接頭的J∞L、Dapp值最大,capp和NT值最小,即采用鎳基合金焊材所得焊接接頭表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗氫滲透能力。(3)針對(duì)A、B、C、D四類焊接接頭的SSCC性能進(jìn)行了測(cè)試,經(jīng)720小時(shí)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)B、C兩類接頭試樣出現(xiàn)了開裂,A、D兩類接頭完好。其中,B類接頭熔合區(qū)位置有較深的腐蝕溝,焊縫處有氣孔出現(xiàn);C類接頭沿熔合線走向出現(xiàn)較長(zhǎng)較淺的線型裂紋,且B類接頭開裂處內(nèi)部平整,表明此類開裂以陽極溶解形腐蝕為主導(dǎo),而C類接頭裂紋內(nèi)部有微小縫隙出現(xiàn),這是氫深入金屬內(nèi)部導(dǎo)致的。進(jìn)一步對(duì)C類接頭開裂試樣進(jìn)行EDS能譜分析,結(jié)果表明:C類接頭未開裂處碳元素在熱影響區(qū)向焊縫的過渡上比較平滑,而開裂處碳元素在熔合區(qū)附近含量波動(dòng)較大,這是由于碳遷移形成的脫碳層與富碳層引起的。同時(shí),鎳、鉻元素在C類接頭開裂處的分布也出現(xiàn)了較大幅度的波動(dòng)。(4)A、B、C、D四類焊接接頭的母材及過渡層XRD物相分析結(jié)果表明:四類焊接接頭母材與過渡層的物相組成中未發(fā)現(xiàn)含有有害相,主要由γ相與α相組成。
【關(guān)鍵詞】：管線鋼焊接接頭 鎳基合金焊縫 碳鋼焊縫 H_2S應(yīng)力腐蝕開裂性能 過渡層 元素分布 物相組成
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG407
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 前言11-15
• 1.1.1 選題背景及意義11
• 1.1.2 管線鋼的發(fā)展歷程11-13
• 1.1.3 管線鋼的焊接方法與焊接材料13-15
• 1.2 H_2S應(yīng)力腐蝕開裂介紹15-16
• 1.3 H_2S應(yīng)力腐蝕開裂的試驗(yàn)方法16-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材確定X65管線鋼焊接工藝19-23
• 2.1 試驗(yàn)材料的選擇19
• 2.2 焊接方法的選擇19
• 2.3 焊接工藝的確定19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材分析焊接接頭的組織及力學(xué)性能23-34
• 3.1 X65管線鋼焊接接頭的顯微組織分析23-28
• 3.2 X65管線鋼焊接接頭的顯微硬度分析28-30
• 3.3 X65管線鋼焊接接頭的拉伸試驗(yàn)30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-34
• 第四章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材開展焊接接頭的電化學(xué)及氫滲透試驗(yàn)34-43
• 4.1 X65管線鋼焊接接頭的電化學(xué)腐蝕測(cè)試34-36
• 4.2 X65管線鋼焊接接頭的氫滲透試驗(yàn)36-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材開展焊接接頭的SSCC試驗(yàn)43-61
• 5.1 試樣的制備43-44
• 5.2 四點(diǎn)彎曲應(yīng)力加載介紹44-47
• 5.3 試驗(yàn)流程介紹47
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果47-50
• 5.4.1 試樣SSCC試驗(yàn)后的宏觀形貌47-49
• 5.4.2 試樣SSCC試驗(yàn)后的無損檢測(cè)49-50
• 5.5 SSCC試驗(yàn)開裂試樣的SEM形貌50-53
• 5.6 SSCC試驗(yàn)開裂試樣的EDS分析53-60
• 5.6.1 碳元素遷移對(duì)熔合區(qū)SSCC性能的影響53-57
• 5.6.2 鉻、鎳元素的偏析對(duì)熔合區(qū)SSCC性能的影響57-60
• 5.7 本章小結(jié)60-61
• 第六章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材進(jìn)行焊接接頭的XRD分析61-65
• 6.1 X65管線鋼焊接接頭母材的XRD物相分析61-62
• 6.2 X65管線鋼焊接接頭過渡層焊縫的XRD物相分析62-64
• 6.3 本章小結(jié)64-65
• 第七章 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 參與的科研項(xiàng)目與研究成果71-72

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2 章傳國(guó);楊建強(qiáng);鄭磊;謝仕強(qiáng);;特殊加載條件下X65管線管焊縫SSCC的試驗(yàn)[J];鋼鐵;2014年03期

3 ;Study of in-situ Electrochemical SSCC/HE Susceptibility Probe[J];Journal of Materials Science & Technology;2001年06期

4 米秋占,何雅娟;X60鋼環(huán)焊接頭抗SSCC性能研究[J];焊管;2004年06期

5 寧建成;宋景凌;;抗HIC及SSCC管線鋼中氫含量的分析與控制[J];工業(yè)加熱;2012年02期

6 張旺峰,季根順,黃淑菊;帶狀組織對(duì)SSCC和CO2腐蝕的影響[J];甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1998年04期

7 趙東勝;向安;王聚鋒;楊秘;劉智勇;李曉剛;;X65管線鋼焊接接頭在H_2S/CO_2環(huán)境中抗SSCC性能[J];腐蝕與防護(hù);2014年01期

8 張鵬;楊彪;董事爾;彭星煜;唐建榮;;L245A級(jí)鋼管在濕H_2S環(huán)境下的氫致開裂(HIC)與硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)試驗(yàn)研究[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2007年12期

9 胡洋;李曉剛;李明;薛光亭;;16Mn(HIC)鋼在D405設(shè)備環(huán)境下的腐蝕行為研究[J];石油化工腐蝕與防護(hù);2006年01期

10 ;[J];;年期

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1 李杰祥;基于鎳基焊材與碳鋼焊材的X65管線鋼焊接接頭SSCC性能研究[D];天津理工大學(xué);2016年

2 蔡志安;20鋼形變誘導(dǎo)鐵素體組織在替代飽和H_2S溶液中抗SSCC研究[D];西南石油大學(xué);2013年

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