本文關(guān)鍵詞：油管鋼氫滲透特性及其對(duì)應(yīng)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(shè)備在含CO2的腐蝕介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)腐蝕,陰極發(fā)生析氫反應(yīng),產(chǎn)生氫原子。氫原子的直徑遠(yuǎn)小于金屬原子,根據(jù)吸附-吸收過程,部分原子氫擴(kuò)散進(jìn)鋼材基體的晶格內(nèi),引起材質(zhì)脆化,并導(dǎo)致材料開裂、喪失承載能力。當(dāng)氫、應(yīng)力和腐蝕性環(huán)境同時(shí)存在時(shí),將可能聯(lián)合起來對(duì)材料形成協(xié)同性的破壞,如擴(kuò)散的氫在應(yīng)力作用下能夠?qū)е虏牧洗嗷蛘哂煞墙饘賷A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(yīng)力腐蝕開裂兩方面的研究,結(jié)合電化學(xué)方法、SSRT和各種現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù),探索多種因素對(duì)氫滲透和應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)的影響規(guī)律,預(yù)測(cè)應(yīng)力腐蝕開裂敏感性,建立氫滲透與SCC之間的聯(lián)系。 采用Devanathan-Stachurski雙電解池電化學(xué)氫滲透測(cè)試方法,嚴(yán)格按照“五步走”有序進(jìn)行氫滲透曲線的測(cè)試,研究了毒化劑、氫陷阱、熱處理、pH、溫度、礦化度、C1-對(duì)氫滲透行為的影響規(guī)律。結(jié)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(shí)間延長(zhǎng),氫擴(kuò)散系數(shù)小,氫擴(kuò)散阻力更大,具有更好的抗氫致開裂敏感性。b.80SS鋼經(jīng)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(qiáng)度、pH值減小,溫度升高,則穩(wěn)態(tài)電流密度越大,氫擴(kuò)散系數(shù)減小；P110和110SS的各氫滲透參數(shù)處于同一數(shù)量級(jí)范圍；礦化度和Cl-對(duì)氫滲透的影響沒有統(tǒng)一規(guī)律。其中,穩(wěn)態(tài)可擴(kuò)散氫濃度與外加極化電流存在線性關(guān)系,氫擴(kuò)散系數(shù)與溫度(298～363K)滿足Arrhenius關(guān)系。 通過動(dòng)電位快慢掃描極化曲線測(cè)試方法,利用Parkins邊界條件和應(yīng)力腐蝕破裂參數(shù)Pi預(yù)測(cè)80SS和110SS分別在電位大于-589mV (vs. SCE)和-541mV (vs. SCE)時(shí)具有應(yīng)力腐蝕開裂敏感性,且判斷該電位下的SCC為陽極溶解機(jī)制控制。 采用SSRT研究了氫對(duì)SCC的影響,結(jié)果表明80SS和110SS中都出現(xiàn)氫致?lián)p傷現(xiàn)象,且80SS隨穩(wěn)態(tài)可擴(kuò)散氫濃度的增加脆化現(xiàn)象更為明顯：當(dāng)可擴(kuò)散氫濃度為3.99molH/m3、氫擴(kuò)散系數(shù)為1.922×10-6cm2/s時(shí),屈服強(qiáng)度降低幅度達(dá)到25.77%、抗拉強(qiáng)度降幅達(dá)到7.92%,應(yīng)變硬化指數(shù)為0.2l,應(yīng)力應(yīng)變積分降低幅值高達(dá)62.0%,延伸率損失達(dá)到50.40%,發(fā)生了脆性斷裂；而110SS強(qiáng)度、塑性的降低幅度隨可擴(kuò)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(qiáng),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(jī)理為氫助陽極溶解型應(yīng)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(chǎn)物膜→膜局部破壞與微裂紋形成→腐蝕、應(yīng)力與氫原子協(xié)同使裂紋擴(kuò)展,直至斷裂。
【關(guān)鍵詞】：80SS 油管鋼 氫滲透 氫擴(kuò)散系數(shù) SSRT SCC
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(xiàn)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(kuò)散行為表征15-16
• 1.2.5 氫擴(kuò)散系數(shù)的影響因素16-18
• 1.3 應(yīng)力腐蝕開裂研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3.1 應(yīng)力腐蝕開裂特點(diǎn)18-19
• 1.3.2 應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理19-22
• 1.3.3 SCC敏感性預(yù)測(cè)22
• 1.3.4 SCC實(shí)驗(yàn)研究22-24
• 1.4 氫、應(yīng)力、腐蝕之間的協(xié)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?jī)?nèi)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(cè)試前處理27-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與介質(zhì)27-28
• 2.1.2 電化學(xué)鍍鎳28-30
• 2.2 適用于油管鋼的氫滲透測(cè)試技術(shù)研究30-36
• 2.2.1 氫滲透測(cè)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(cè)試曲線32
• 2.2.5 氫滲透參數(shù)的理論修正32-36
• 2.3 氫陷阱對(duì)氫滲透行為的影響36-39
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法36
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析36-39
• 2.4 熱處理對(duì)氫滲透行為的影響39-43
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)方法39-40
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(qiáng)度和型號(hào)對(duì)氫滲透行為的影響43-44
• 2.5.2 毒化劑對(duì)氫滲透行為的影響44-45
• 2.5.3 充氫電流對(duì)氫滲透行為的影響45-47
• 2.5.4 pH值對(duì)氫滲透行為的影響47
• 2.5.5 溫度對(duì)氫滲透行為的影響47-49
• 2.5.6 礦化度對(duì)氫滲透行為的影響49-50
• 2.5.7 氯離子對(duì)氫滲透行為的影響50-51
• 2.6 本章小結(jié)51-53
• 第3章 油管鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性電化學(xué)研究53-59
• 3.1 試樣尺寸及前處理53
• 3.2 測(cè)試方法53
• 3.3 產(chǎn)物膜對(duì)基體的作用53-55
• 3.4 利用動(dòng)電位快慢掃描極化曲線預(yù)測(cè)SCC機(jī)制55-56
• 3.5 應(yīng)力腐蝕敏感電位預(yù)測(cè)56-58
• 3.5.1 利用PARKINS邊界條件預(yù)測(cè)應(yīng)力腐蝕敏感性56-57
• 3.5.2 利用應(yīng)力腐蝕破裂參數(shù)P_I預(yù)測(cè)應(yīng)力腐蝕敏感性57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 第4章 油管鋼的慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)研究59-70
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方法59-61
• 4.1.1 試樣制備及安裝59-60
• 4.1.2 SSRT試驗(yàn)60
• 4.1.3 評(píng)定應(yīng)力腐蝕敏感性的力學(xué)指標(biāo)60-61
• 4.2 拉伸速率對(duì)材料力學(xué)性能的影響61-62
• 4.3 油管鋼在三種介質(zhì)中拉伸的力學(xué)性能62-65
• 4.3.1 80SS和110SS在空氣中拉伸的力學(xué)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(xué)性能63-64
• 4.3.3 110SS在研究溶液中的力學(xué)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(yù)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(jié)69-70
• 第5章 氫對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂的影響70-83
• 5.1 氫致強(qiáng)度損傷70-73
• 5.1.1 氫致屈服強(qiáng)度降低70-71
• 5.1.2 氫致抗拉強(qiáng)度降低71-72
• 5.1.3 氫致應(yīng)變硬化作用增強(qiáng)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(yīng)力腐蝕敏感性增加76-77
• 5.5 斷口形貌觀察77-80
• 5.6 應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理淺析80-81
• 5.7 本章小結(jié)81-83
• 第6章 結(jié)論83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文91

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 李國敏,李愛魁,郭興蓬,鄭家q，

本文編號(hào)：338433