HIC氫致開(kāi)裂腐蝕檢測(cè)  HIC氫致開(kāi)裂腐蝕檢測(cè)

李睿/

耐蝕性是影響油氣輸送管線可靠性及使用壽命的重要因素，因此，管線鋼在具有優(yōu)異強(qiáng)韌性、良好焊接性能的同時(shí)，還應(yīng)具有優(yōu)異的耐蝕性。氫致開(kāi)裂HIC（HydrogenInduceCrack）是由于金屬材料吸收含水硫化物溶液中的氫而引起的。管線鋼在濕H2S氣體環(huán)境中，通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)（Fe→Fe2++2e）和陰極反應(yīng)（［H+］+e→H），氫離子變成氫原子聚集在孔洞、晶界、相界、位錯(cuò)、析出物、夾雜物附近，形成氫分子產(chǎn)生氫壓并形成應(yīng)力場(chǎng)，使HIC裂紋產(chǎn)生。HIC可能在拉伸過(guò)程中成為裂 紋萌生的起點(diǎn)，導(dǎo)致鋼的塑性降低［1］ 。夾雜物周圍通常存在較大的晶格畸變，產(chǎn)生應(yīng)力集中，更有利于氫的吸收和聚集，從而使裂紋萌生。因此，凈化鋼液減少夾雜物數(shù)量，控制夾雜物形態(tài)，可以提高鋼的HIC抗力。HIC行為不僅依賴于鋼的純凈度還與微觀組織、化學(xué)成分有關(guān)，調(diào)整管線鋼的合 金元素種類及含量，控制C、Mn等元素的含量在一定范圍內(nèi)，同時(shí)減少有害元素含量，可以提高鋼 的HIC抗力。目前，隨著偏遠(yuǎn)地區(qū)油氣田的開(kāi)發(fā)，許多石油和天然氣中都含有H2S，因此，要求油氣輸送管線鋼應(yīng)具備抗HIC的性能。

抗HIC管線鋼化學(xué)成分要求。管線鋼在凝固過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生P的富集，形成偏析帶，造成性能下降，因此要求P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0．015%；S與Mn生成的MnS夾雜極易形成HIC，因此要 求S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0．002%［2］ 。過(guò)高的C、 Mn量會(huì)形成脆硬的馬氏體/貝氏體板條，板條界成為 H的捕獲點(diǎn)，易形成HIC裂紋。過(guò)高的C、 Mn還促進(jìn)帶狀珠光體組織形成，同時(shí)Mn、P偏析形成帶狀組織， HIC易起源于上述帶狀組織。一般C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0．06%以下， Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1．4%以下。NayakaSS等［3］ 研究了比傳 統(tǒng)管線鋼含有更低C（0．02%～0．06%）和Mn（0．30%～0．50%）的抗HIC管線鋼，由于較低的C、Mn含量，鋼板無(wú)中心線偏析，同時(shí)抑制了MnS的生成，從而提高了抗HIC性能，該鋼主要通過(guò)析出強(qiáng)化和晶粒細(xì)化保證強(qiáng)度達(dá)到X52級(jí)別。管線鋼通過(guò)Nb、V、Ti的添加細(xì)化組織，提高強(qiáng)韌 性，同時(shí)提高了HIC抗力。在管線鋼焊縫金屬中含0．02%～0．05%Ti，有助于提高其韌性及HIC 抗力［4］ 。Ca可以改變夾雜物的形態(tài)，使夾雜物成球形，從而提高鋼的抗HIC能力；Cu可以促進(jìn)鈍化膜的形成，減少H的侵入，阻止HIC的形成；Mo、Ni能促進(jìn)晶粒細(xì)小均勻的針狀鐵素體的生 成，該組織具有優(yōu)異的HIC抗力