预充氢对SCR焊接接头应力腐蚀敏感性影响

文中通过对X65制钢悬链线立管(steel catenary riser,SCR)焊接接头进行微观组织分析、慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test,SSRT)及断口分析,探究预充氢对SCR应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)敏感性的影响.结果表明,焊接接头热影响区中,细晶热影响区(fine-grained heat-affected zone,FGHAZ)主要由细小且均匀的铁素体(ferrite,F)和珠光体(pearlite,P)组成,使该区域力学性能显著优于其他热影响区域,而粗晶热影响区(coarse-grained heat-affected zone,CGHAZ)主要包括大块的先共析铁素体(proeutectoid ferrite,PF)、M-A组元等组织,使得该处抗SCC性能较差.SSRT试样在不同预充氢时间的条件下,应力-应变曲线的弹性阶段几乎重合,但预充氢使得试样抗拉强度降低.此外,NaCl溶液腐蚀环境试样未充氢及充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ分别为0.67%和11.14%;H_(2)S腐蚀环境试样未充氢及预充氢4天的应力腐蚀敏感性系数EZ值分别为11.96%和46.38%,证明两种腐蚀环境下预充氢均会降低焊接接头的抗SCC能力.试样在空气环境中发生韧性断裂,在两种腐蚀环境主要发生准解理断裂,预充氢使材料韧性降低,断口附近的微裂纹和孔洞现象加剧,降低了材料的抗SCC性能.

焊接热输入对X65管道粗晶热影响区应力腐蚀开裂行为的影响

X65管道粗晶热影响区(Coarse grain heat affected zone,CGHAZ)在海底服役过程中易出现硫化物应力腐蚀开裂(Sulfide stress corrosion cracking,SSCC)现象,现阶段研究大多集中在应力腐蚀的产生以及影响因素的理论层面,很少提到通过优化传统焊接参数来获得抗SSCC能力更强的X65管线钢。由此基于传统X65钢的焊接工艺,开发一种低热输入的优化X65焊接工艺,并通过微观组织分析、慢应变速率拉伸试验及断口分析等方式对比研究两种工艺对CGHAZ的SSCC敏感性的影响。试验结果表明,传统工艺制造的X65管线钢盖面、打底部位的CGHAZ应力腐蚀敏感性R分别为56.51、59.50,其微观组织主要为M-A组元和粒状贝氏体(Granular bainite,GB),两者的存在会促进裂纹的萌生或扩展,由此导致X65钢的SSCC敏感性较高;优化工艺制造的X65钢盖面、打底部位的CGHAZ应力腐蚀敏感性R分别为35.78、30.31,其主要组织为针状铁素体(Acicular ferrite,AF),且针状交织分布的AF对裂纹的扩展有着有效地阻止作用。由此,提出一种低热输入高SSCC抗性的X65焊接工艺,并从微观组织、裂纹扩展等方面阐述了优化工艺提高X65管线钢抗SSCC性能的原因。