高强度管线钢的抗氢致裂纹性能Word文档下载推荐.docx
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Table4TestingresultsofHICforpipelinesteels
HIC性能/%HIC性能/%
钢管试样编号钢管试样编号
裂纹敏感率裂纹长度率裂纹宽度率裂纹敏感率裂纹长度率裂纹宽度率
10.327.271.67Z0.6015.201.41
10.297.271.7120.5I14.901.38
10.317.181.6520.6215.091.42
平均值0.317.241.68平均值0.5815.06I.40
30.135.190.6040.7415.381.92
30.135.080.674O.7715.211.89
30.165.130.5940.6915.432.02
平均值0.145.130.62平均值0.7315.341.94
（a接近板卷中部;
（b板卷尾部
图IX70-1管线钢板卷的带状珠光体组织
Fig.1BandingpearlitemicrostructureofX70-1
纹长度率为19.2%,裂纹宽度率为1.07%,裂纹敏感率为0.41%。
另外,尾部还存在严重的氢鼓泡;
X70一2板卷的头部、中部和尾部的裂纹长度率、裂纹宽度率和裂纹敏感率均为零。
金相组织测试结果表明,X70—1板卷有明显的带状珠光体组织（图1,而X70-2板卷中没有此现象。
因为氢致裂纹多起源于偏析的带状珠光体组织,在显微镜下观察到氢致裂纹沿偏析带扩展,其走向与偏析带几乎重合。
图2是氢鼓泡较严重的试样宽面的照片。
将鼓泡点沿试样轴向垂直表面剖开,金相观察可见,鼓泡点下是相应的平行于试样表面的氢致裂纹,鼓泡越大,裂纹越
长（图3。
从图4可看出裂纹不断扩展、连接,最后形
第12期
李云涛等:
（a氢鼓泡尺寸较大;
（b氢鼓泡尺寸中等
图2氢鼓泡较严重的试样宽面照片
Fig,2
Morphologyofhydrogenblister
成台阶状氢致裂纹。
3.2化学元素对氢致裂纹的影响
从表4得到4种管线钢钢管抗HIC性能的裂纹长度率和裂纹敏感率按大小排列顺序为:
4号>
2号>
i号>
3号。
此排列顺序反映了4种管材HIC敏感
图3氢鼓泡剖面裂纹特征
Fi昏3
Sectionalfeatureofhydrogenblister
圈4台阶状氢致裂纹
Fig,4
Hydrogeninducedcracking
圈5沿硫化物夹杂形成的裂纹
Fig,5
Cracking
morphologyfumedalong
sulfide
性的大小。
碳是管线钢的主要固溶强化元素。
从表2和表4可以看出,随碳含量增加,HIC敏感性增强。
锰和硫易形成MnS夹杂物,而硫化物夹杂易形成氢致裂纹（从表2和表4可以看出,4号管线钢的锰、硫含量较高,所以HIC敏感性较强。
图5为沿长条状硫化物夹杂形成的氢致裂纹。
借鉴图6[1阳可以看出夹杂物含量与发生HIC所需氢临界含量的关系。
夹杂物越多,发生HIC所需氢浓度的临界含量越低。
英国气体协会学者通过研究得到HIC敏感性指数与钢中锰含量的关系式,即:
Cs=叫（Mn+Q/7
式中,cS为HIC敏感性指数;
Q为全部非金属夹杂物的影射长度。
此式反映了锰含量对HIC的影响。
理论认为,
硫化物等非金属夹杂物量降低,可以减少氢原子聚
集源及氢分子的形成源,提高抗氢致裂纹的能力。
高强度管线钢的抗氢致裂纹性能作者：
作者单位：
李云涛，杜则裕，孙娈芬，陶勇寅，LIYun-tao，DUZe-yu，SUNLuan-fen，TAOYong-yin李云涛,LIYun-tao（天津理工大学材料科学与工程学院,天津,300191;
天津大学材料科学与工程学院,天津,300072，杜则裕,DUZe-yu（天津大学材料科学与工程学院,天津,300072，孙娈芬,SUNLuan-fen（河北石油管道技术学院,河北,廊坊,065000;
中国石油管道学院,河北,廊坊,065000，陶勇寅,TAOYong-yin（中国石油天然气管道科学研究院,河北,廊坊,065000钢铁研究学报JOURNALOFIRONANDSTEELRESEARCH2008，20（120次刊名：
英文刊名：
年，卷（期：
被引用次数：
参考文献（10条1.苗承武西气东输工程及其管线钢的选择[期刊论文]-焊管2000（032.潘家华西气东输工程[期刊论文]-焊管2000（033.LyerRN.TakeuchiI.ZamanzadehMHydrogenSu-lifideEffectonHydrogenEntryIntoIron-aMechanisticStudy1990（064.王仪康高压输气管线材料和相关问题[期刊论文]-焊管2000（035.GB8650.881989.管线钢抗阶梯型破裂试验方法6.NACETM0284-1996.NACEInternational1990EvaluationofPipelineandVesselSteelsforResistancetoHydrogen-lnducedCracking7.BurkJDHydrogen-InducedCrackinginSurfaceProductionSystems:
Mechanism,InspectAlien,Repair,andPrevention1996（018.HSIAOChi-mai.CHUWu-yang.ZHUFeng-wuSomeCon-tributiontotheUnderstandingoftheMechanismsofHydrogenInducedCrackingofIntermetallieCompound19969.肖纪美材料科学进展198610.ElboujdainiM.ShehataMT.SastriVSHydrogen-InducedCrackingandEffectofNon-MetallicInclusuininLinepipeSteels1987（09相似文献（10条1.学位论文李均平电化学充氢条件下X70管线钢的力学性能研究2007应用慢拉伸试验以及采用电化学充氢的方法，研究了X70管线钢在电化学充氢后材料的性能变化、研究了X70钢在不同浓度硫酸溶液中的氢致裂纹行为，两种结果表明：
电化学充氢对X70管线钢的强度没有明显的影响，主要降低了材料的塑性，从而降低了材料的断裂延展性和断裂强度。
增大充氢密度，延长充氢时间以及降低充氢溶液的pH值能够促进氢进入X70钢基体，电镜观察表明：
X70管线钢中的非金属夹杂物如氮化物和氧化物等对氢致裂纹行为有不同影响。
氮化物夹杂并不是充氢裂纹的必然形核位置，而Ca、Mg、Al等的氧化物以及硫化物是更为有害的氢致裂纹源。
2.期刊论文李云涛.杜则裕.陶勇寅.熊林玉国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹-焊接学报2004,25（5依据氢致裂纹（HydrogenInducedCracking,HIC试验标准,针对国产X70管线钢及其焊缝进行了HIC性能的研究,同时分析讨论了夹杂物对HIC性能的影响.研究结果证明,焊缝抗HIC能力不因焊接过程中焊接接头发生的一系列变化而比母材低;
随着非金属夹杂物含量的增加,国产管线钢HIC敏感性增加.此外,夹杂物的形态和分布同样影响着管线钢的抗HIC性能.3.学位论文唐继权管线钢组织性能的研究2003该研究工作是酒泉钢铁集团公司制定的"
高强度高韧性油气输送管线用钢研制开发"
的一部分.该论文利用酒钢实验室控轧控冷工艺,轧制出的X65管线板材为研究对象,探讨了X65管线钢的组织性能与控轧控冷工艺之间的关系;
然后通过X65管线钢氢致裂纹实验,分析了X65管线钢氢致裂纹的影响因素.4.期刊论文米秋占.MiQiuzhan管线钢的氢致裂纹-焊管2000,23（6分析了输送高湿含硫化氢较高的石油天然气管线钢管的氢致裂纹（HIC现象及特点,以及影响HIC的环境因素和材料因素.提出控制HIC的措施是降低从环境中吸收氢的含量,提高热轧板的抗HIC性能.最后介绍了评价HIC的方法.5.期刊论文王亚男.王春怀.唐继权.刘春明X65管线钢抗H2S腐蚀的试验研究-东北大学学报（自然科学版2004,25（5研究了不同显微组织管线钢抗H2S腐蚀的行为.结果表明,酒钢生产的X65管线钢,当显微组织是以针状铁素体为主的混合型组织时,管线钢具有优良的
抗H2S腐蚀性能.经硫化氢腐蚀试验后,除出现程度不等的氢鼓泡外,试样断面上基本没有产生裂纹.氢鼓泡是由于钢中夹杂物处吸收由腐蚀而产生的氢所引起的.当钢表面上因腐蚀而释放出原子态氢后,由于硫化氢的催化作用,促进原子氢向钢中扩散,并在夹杂物与基体的界面上聚集形成分子氢.随着过程的进行,产生很高的压力,从而形成鼓泡.6.学位论文孙娈芬输气管道用钢抗氢致裂纹（HIC）性能的研究2005为了提高输气管道用钢的抗氢致开裂（Hydrogen-InducedCrackinng，HIC性能，本研究采用NACE标准试验方法，对X52、X60、X65、X70等钢级、多种成型方式（SSAW、UOE、ERW的焊管及板材进行抗HIC性能试验。
本研究得到了国家经贸委科研项目“西气东输成套设备国产化—西气东输工程大口径输气管道国产化—西气东输工程大口径输气管材条件研究”等项目的支持与资助。
研究结果表明：
依据NACETM0284-1996标准试验方法对常用管线钢进行HIC浸泡试验，可判别不同材料对HIC敏感性的相对大小。
管线钢焊缝试样抗HIC性能普遍优于母材试样。
管线钢抗HIC性能的优劣与其化学成分、微观组织结构和管材冶炼及轧制的技术水平有关。
金相显微组织均匀、细化，无条状MnS夹杂物、无铁素体/珠光体带状偏析的管线钢抗HIC性能优良。
通过改变试验溶液、试验时间、试样尺寸等试验条件，研究了试验条件变化对管线钢抗HIC性能试验结果的影响。
研究表明，采用NACETM02841996标准试验方法中溶液A与溶液B对同一种材料进行试验比较，会得出抗HIC性能不同的结论，在实际评价材料性能时，应根据管材的具体环境合理选择浸泡溶液。
同一种材料延长浸泡时间，材料因吸氢而引起的HIC裂纹会继续增长，但增长幅度不大。
冷变形处理对材料HIC的敏感性影响不明显。
但为了保证试验结果的准确性，如果试样坯料能满足机加工的要求，应尽量不做冷压平处理。
依据氢压理论，提出了HIC裂纹起裂判据及根据该理论推导的HIC裂纹扩展数学模型，可较好地预测氢致裂纹的长度，该课题的研究成果已经应用于西气东输重点工程中关于“大口径输气管材技术条件”中，具有重要的学术意义、并且对指导长输管线安全生产具有重要的工程实用价值。
7.期刊论文王慧.朱炜.WANGHui.ZHUWei酸性条件下X80级高强度管线管-焊管2005,28（1通过对酸性条件下X80级高强度、大口径管线用钢和UOE钢管的实验室试验和工业性试验,提出了降低钢中Mn含量,同时在钢中加入适量Cr,并在轧后采取控制冷却的方法,在保证获得足够强度的同时,降低钢在酸性溶液中HIC敏感性的新观点.通过试验得出了降低HIC敏感性的Mn的临界含量和Cr的适宜含量;
提出了控制焊缝最大硬度,可以改善钢的抗SSC性能的观点.8.学位论文尹成先X70管线钢氢致开裂及应力腐蚀行为研究2003该文在全面回顾国内外油气输送管线氢致开裂（HIC和应力腐蚀开裂（SCC研究现状的基础上,选择西气东输工程中采用的X70管线钢为研究对象,主要研究了其在H<
2>
S溶液中HIC和SCC的行为.用氢致开裂实验研究了不同化学组成、组织结构和受力状态对高强度输送管抗HIC性能的影响,分析了影响高强度管线钢氢致裂纹产生的主要原因;
通过三点弯曲实验研究了在H<
S环境中裂纹形成和扩展的过程动力学,研究了SCC抗力与组织、形变关系,对不同厂家的X70管线钢进行了对比研究,探讨了X70管线钢在H<
S溶液中抗HIC、SCC措施,提出了H<
S环境中高强度管线钢选材依据.该研究对揭示高强度管线钢HIC和SCC的规律,对提高含硫天然气输送管线的安全性具有重要意义.9.会议论文兰新哲.尹成先.冯耀荣.霍春勇高强度管线钢抗酸性环境腐蚀的实验研究2003含硫天然气对管线钢的腐蚀问题是事关输气管线安全性的关键难题之一.本文选择西气东输工程中采用的X70管线钢为研究对象,主要用氢致开裂实验研究了不同化学组成、组织结构和受力状态对高强度输送管抗HIC性能的影响,分析了氢致裂纹产生的主要原因,所选4种材料中,C钢的抗HIC性能最好,通过3点弯曲实验研究了SCC抗力与组织、形变关系,组织均匀的针状铁素体管材,在较大的拉伸变形量下也会诱发氢致裂纹,随着预变形量的增加,抗HIC和SCC性能变差,当预变形量为6%时,SCC名义应力值下降1/3以上;
本研究对认识高强度管线钢在酸性环境中腐蚀行为,对提高输送管线的安全性具有重要意义.10.会议论文邹阳.余志祥.王岭改善钢水洁净度,提高轧材内在质量2002本文总结了1996年8月投产以来,武钢第三炼钢厂以生产"
高技术含量、高附加值"
产品为目标,为改善钢的洁净度,成功地开发出了深脱碳、深脱硫、钙处理、氮控制和全氧控制等系列洁净钢生产技术,并应用于IF钢、管线钢、汽车大梁钢以及HP295的生产,改善了钢的洁净度,大大提高了IF汽车板的深冲性能,管线钢的冲击量异议率,使产品的市场占有率大大提高.本文链接：
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辽宁科技大学图书馆（lnkjtsg，授权号：
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2011年3月14日
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