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42CrMo合金管抗氫致開裂原因分析

文章出處:聊城市通冶鋼鐵有限公司 發表時間:2019-09-09【
    液壓設備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密42CrMo合金管。  42CrMo合金管分熱軋和冷軋(撥)42CrMo合金管兩類。   冷軋(撥)無縫管除分一般鋼管、低中壓鍋爐鋼管、高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、其它鋼管外,還包括碳素薄 壁鋼管、合金薄壁鋼管、不銹薄壁鋼管、異型鋼管。熱軋無縫管外徑一般大于 32mm,壁厚2.5-75mm,冷拔42CrMo合金管處徑可以到 6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外徑可到5mm,壁厚小于0.25mm,冷軋比熱軋尺寸精 度高。    熱軋無縫管分一般鋼管,低、中壓鍋爐鋼管,高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、地質鋼管和其它鋼管等。
無縫管線管主要用于井口附近輸 送高壓油氣。硫化氫是石油和天然氣中具腐蝕作用的有害介質之一,在天然氣輸送過程中,硫化氫對輸送管線的應力腐蝕占很大比重。在濕硫化氫環境中使用時,能導致碳鋼內部出現氫鼓泡(HB)、氫致開裂(HIC)和應力導向的氫致開裂(SOHIC)。管材在含硫化氫等酸性環境中,因腐蝕產生的氫侵入鋼內而產生的裂紋成為氫致開裂(HIC)。
1 試驗方法根據ISO3183標準,采用浸入法,在實驗室冶煉7爐1 t鋼錠,經過鍛造、穿孔、頂管及張減制造成管,在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣,將其浸入按標準規定配置的溶液中,96 h后取出并垂直軋向取截面,用金相法計算3個參量(裂紋長度率CLR、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR),以此來比較抗氫致裂紋(HIC)敏感性。
2 影響HIC性能的因素2.1 介質因素1) pH值。大量的研究結果表明,在pH為1~6的范圍內,氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低,當pH>6時,則不發生氫鼓泡[1]。
2) H2S濃度。硫化氫的濃度愈高,則氫鼓泡的敏感性愈大。
3) 氯離子。在pH 值為3.5~4.5 的范圍內,Cl-的存在,使腐蝕速度增加,氫鼓泡的敏感性增加。
4) 溫度。25℃時CLR大,氫鼓泡的敏感性大。低于25℃時,升溫使腐蝕反應及氫擴散速度加快,從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后,由于H2S濃度的下降,反而使氫鼓泡的敏感性下降。
5) 時間。試驗采用96 h作為對比,一般情況下隨試驗時間的增加,腐蝕程度趨向嚴重。
2.2 材料因素化學成分的影響在實驗室冶煉了一輪根據不同級別設計的鋼種,具體成分見表1,并對其進行HIC浸泡試驗。從浸泡后的試樣表面觀察,B2、B6、B7的鼓泡面積明顯多于B9、B10,裂紋敏感性指標結果見表2。從表2 可看出,B2、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9、B10。表1 中B2、B6、B7 鋼種不含Cu、Ni,而B9、B10 鋼種則含有Cu、Ni。由此可見,Cu、Ni 的加入,使腐蝕產物在鋼的表面形成了保護膜,抑制了表面的腐蝕反應,從而降低氫的逸出,減少了氫從環境中進入鋼的基體,降低氫鼓泡敏感性,增加了抗HIC 的性能,這與Oriani 的研究結果[2] 非常吻合,而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產生效果。
此文關鍵字: 42CrMo合金管

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