本文關鍵詞：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X65鋼管進行組對焊接,探索使用此類焊材替換傳統(tǒng)焊接材料進而大幅度提高油氣管線中焊接接頭的耐H_2S應力腐蝕開裂(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、力學性能、電化學腐蝕性能、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性能分析結果表明:(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,對應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)細晶區(qū)晶粒細小,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的柱狀鐵素體間分布有針狀鐵素體組成,上焊縫由細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度、抗拉強度、延伸率較母材均有所下降,其中C類接頭試樣力學性能較好。(2)B、C兩類接頭的電化學腐蝕試驗結果表明: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數(shù)量級。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。B、C、D三類接頭及母材的氫滲透試驗結果表明: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)出了較強的抗氫滲透能力。(3)針對A、B、C、D四類焊接接頭的SSCC性能進行了測試,經(jīng)720小時測試后發(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,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)部導致的。進一步對C類接頭開裂試樣進行EDS能譜分析,結果表明: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)附近含量波動較大,這是由于碳遷移形成的脫碳層與富碳層引起的。同時,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。(4)A、B、C、D四類焊接接頭的母材及過渡層XRD物相分析結果表明: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。
【關鍵詞】：管線鋼焊接接頭 鎳基合金焊縫 碳鋼焊縫 H_2S應力腐蝕開裂性能 過渡層 元素分布 物相組成
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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應力腐蝕開裂介紹15-16
• 1.3 H_2S應力腐蝕開裂的試驗方法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30-32
• 3.4 本章小結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及氫滲透試驗34-43
• 4.1 X65管線鋼焊接接頭的電化學腐蝕測試34-36
• 4.2 X65管線鋼焊接接頭的氫滲透試驗36-42
• 4.3 本章小結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43-61
• 5.1 試樣的制備43-44
• 5.2 四點彎曲應力加載介紹44-47
• 5.3 試驗流程介紹47
• 5.4 試驗結果47-50
• 5.4.1 試樣SSCC試驗后的宏觀形貌47-49
• 5.4.2 試樣SSCC試驗后的無損檢測49-50
• 5.5 SSCC試驗開裂試樣的SEM形貌50-53
• 5.6 SSCC試驗開裂試樣的EDS分析53-60
• 5.6.1 碳元素遷移對熔合區(qū)SSCC性能的影響53-57
• 5.6.2 鉻、鎳元素的偏析對熔合區(qū)SSCC性能的影響57-60
• 5.7 本章小結60-61
• 第六章 基于鎳基焊材與碳鋼焊材進行焊接接頭的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64-65
• 第七章 結論65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 參與的科研項目與研究成果71-72

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1 ;Relationship between the Brittlement Susceptibility and H Permeation Current for UNS G11180 Steel in 5% NaCl Solution with H_2S[J];Journal of Materials Science & Technology;1998年06期

2 章傳國;楊建強;鄭磊;謝仕強;;特殊加載條件下X65管線管焊縫SSCC的試驗[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SSCC和CO2腐蝕的影響[J];甘肅工業(yè)大學學報;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;2014年01期

8 張鵬;楊彪;董事爾;彭星煜;唐建榮;;L245A級鋼管在濕H_2S環(huán)境下的氫致開裂(HIC)與硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)試驗研究[J];中國安全科學學報;2007年12期

9 胡洋;李曉剛;李明;薛光亭;;16Mn(HIC)鋼在D405設備環(huán)境下的腐蝕行為研究[J];石油化工腐蝕與防護;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;2016年

2 蔡志安;20鋼形變誘導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;2013年

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本文編號：846316