Relationship between microstructure and hydrogen induced cracking behavior in a low alloy pipeline steel

Hydrogen induced cracking（HIC） behaviors of a high strength pipeline steel with three different microstructures, granular bainite ＆ lath bainite（GB ＋ LB）, granular bainite ＆ acicular ferrite（GB ＋ AF）, and quasi-polygonal ferrite（QF）, were studied by using corrosion experiment based on standard NACE TM0284. The HIC experiment was conducted in hydrogen sulfide（H_2S）-saturated solution. The experimental results show that the steel with GB ＋ AF and QF microstructure present excellent corrosion resistance to HIC, whereas the phases of bainite lath and martensite/austenite in LB ＋ GB microstructure are responsible for poor corrosion resistance. Compared with ferrite phase, the bainite microstructure exhibits higher strength and crack susceptibility of HIC. The AF ＋ GB microstructure is believed to have the best combination of mechanical properties and resistance to HIC among the designed steels.

抗HIC X65管线钢带的开发

采用低碳、低锰、低磷、超低硫及添加适量合金元素的成分设计,配合严格的钢水脱硫、脱磷等冶炼工艺以及合理的控轧控冷工艺,济钢开发了具有针状铁素体组织的抗HICX65管线钢带。由于成品钢带组织中铁素体晶粒细小均匀、横断面上无明显硬相条带组织以及M/A所占比例较小,而且弥散度高,开发出的X65钢带具有良好的力学性能、很好的抗动态撕裂性能、优异的抗HIC性能。

管线钢抗氢致开裂(HIC)性能试验方法的研究

根据国标GB/T 8650-2006《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》,对管线钢抗氢致开裂(H IC)性能试验方法进行了研究,试验中通过采用一系列措施,保证了试验人员安全的同时顺利完成试验,取得了满意效果。

X80管线钢抗HIC性能研究

通过金相分析、扫描电镜和硬度分析,研究了X80管线钢试样的抗HIC性能。结果表明:X80管线钢中裂纹不是由夹杂物引起的,而是由Mn、P偏析生成了对HIC特别敏感的硬显微带组织;HIC裂纹在准多边形铁素体形核,向外扩展,终止于板条状铁素体。准多边形铁素体的抗HIC性能劣于板条状铁素体,板条状铁素体对裂纹的扩展有明显的阻止作用。

偏析对X65管线钢抗氢致裂纹性能的影响

通过LIBS-OPA-100原位分析仪、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法,从显微组织、硬度、偏析元素3方面研究了X65管线钢中心偏析带马奥岛(M/A)组元对氢致裂纹性能的影响,偏析与硬度以及偏析与氢致裂纹(HIC)之间的关系。结果表明:X65管线钢中C、Mn、S、Si元素在中心偏析后形成硬度较高的带状组织是导致抗HIC性能不合格的主要原因;显著的中心偏析马奥岛、铁素体带状组织和大尺寸的相颗粒析出不利于抗HIC性能;带状的马奥岛组织是氢原子的聚集场所,是导致氢致裂纹萌生与扩展的源头。

管线钢裂纹萌生及其扩展的研究

采用硫化氢腐蚀试验、金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察及EDS分析研究了非金属夹杂物和微观组织对X65管线钢氢致裂纹(HIC)萌生和扩展的影响.研究表明:晶界、相界、脆硬的非金属夹杂物是钢中的氢陷阱.夹杂物的尺寸、形态及类型影响管线钢的HIC敏感性.HIC不易在小尺寸球形夹杂物上萌生,而长条和具有尖角的非金属夹杂物使钢具有高HIC敏感性,Ca处理能使夹杂形态趋于分散的球形,降低钢的HIC敏感性;HIC裂纹易在脆硬的富Si夹杂物处萌生和扩展.与铁素体组织相比,HIC更易在脆硬的贝氏体组织中扩展,HIC可沿着晶界或穿过晶界扩展.

管线钢氢致裂纹影响因素研究进展

许多石油和天然气中都含有H2S,因此油气输送用管线钢应具备抗氢致裂纹（HIC）的性能.综述了化学成分、夹杂物及微观组织对管线钢氢致裂纹影响的最新研究进展.控制管线钢中C≤0.06％,Mn≤1.4％,同时使杂质元素P≤0.015％、S≤0.002％、O≤10 μg/g、H≤2.0 μg/g,并控制Ca为10～ 35 μg/g,从而减少长条状MnS夹杂、链状氧化铝B类夹杂及Mn、P偏析区,有助于提高管线钢HIC抗力.小尺寸及形态圆润无尖角夹杂周围不易形成HIC.管线钢采用针状铁素体组织,同时减少带状组织及MA岛数量及尺寸,可以在保证优异的强韧性同时,满足抗HIC性能要求.

X70级管线钢抗H_2S酸性性能研究

采用NACE三点弯曲法和NACE standard TM 0284-2003氢致开裂标准实验方法,通过SEM、TEM、EDS等手段研究了鞍钢生产的X70级管线钢的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和氢致开裂(HIC)行为。研究表明,鞍钢生产的X70级管线钢具有较好的抗SSCC&HIC性能;以均匀细小的针状铁素体为主的显微组织具有优良的抗SSCC&HIC性能;针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出是针状铁素体钢具有优良的抗SSCC&HIC性能的主要原因。

管线钢抗氢致开裂腐蚀性能

采用NACE TM0284-2003中A和B两种溶液对低碳和超低碳管线钢进行了腐蚀试验,并对试验结果和影响氢致开裂(HIC)敏感性的因素进行了分析。结果表明,试验钢均具有良好的抗HIC性能,合理控制成分中的C、Mn、P、S等元素含量是保证抗腐蚀性能的关键;同时,钢中的夹杂物、偏析和带状组织均会使材料的HIC敏感性增大,而以铁素体为主的细晶组织和组织中的大量位错对提高抗HIC性能起到了重要作用。

影响管线钢氢致开裂敏感性的因素分析

对几种不同材质、不同规格的钢材在含饱和H2S的人工海水中的氢致开裂(H IC)行为进行了试验分析。结果表明,钢材中Mn、P、S含量高时,易在中心造成成分偏析带,带状组织严重,MnS夹杂增多,是H IC敏感性能升高的主要因素。

显微组织对超低碳X80管线钢氢致开裂行为的影响

对超低碳X80管线钢分别进行了正火和淬火处理,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术等手段,研究了显微组织对试验钢氢致开裂(HIC)行为的影响。结果表明:未经热处理的试验钢显微组织为针状铁素体,该组织的抗HIC性能优于正火后多边形铁素体组织和淬火后贝氏体铁素体组织的抗HIC性能;大小角度晶界的均匀分布有利于提高试验钢的抗HIC性能,高密度的小角度晶界可以阻止氢致裂纹扩展。

国内管线钢抗氢致裂纹性能的评定

介绍了国内指导钢材进行抗氢致裂纹 (HIC)性能试验的标准实验方法 ,通过 HIC试验研究 ,首先比较了试验的管线钢抗 H2 S所引起氢致裂纹的性能 ;进而对国内管线钢的抗 HIC的试验数据及性能优劣状况比较 ,了解其引发 HIC的内在原因及影响因素。最后在提出长输天然气管线用钢抗硫致 HIC的性能要求所需的指标基础上 。

酸性环境用油气输送管线钢的研究进展

随着含H2S腐蚀介质的油气田越来越多,开发酸性环境用油气输送钢管势在必行。主要从H2S腐蚀机理、影响因素等方面综述了酸性服役条件下油气输送管线钢的研究进展,同时介绍了国内外抗酸性腐蚀油气输送管线钢的开发现状,提出今后应在管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂研究和相应标准完善等方面作出进一步的探索。

管线钢的氢致裂纹

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

显微组织对抗氢致开裂的影响研究

采用NACE TM0284-2016实验标准,对抗酸管线钢和碳素结构钢进行氢致开裂(HIC)实验行为研究评定;通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)等方法,研究了不同显微组织结构对抗氢致开裂性能的影响。实验结果表明,具有多边形铁素体+少量珠光体、晶粒尺寸较小的显微组织具有良好的抗HIC性能,而晶粒尺寸较大、铁素体-珠光体交替的带状显微组织的碳素结构钢出现了大量的氢致裂纹,其平均裂纹长度率(CLR)高于40%。

抗氢致裂纹和硫化物应力腐蚀裂纹焊丝的研制

探讨了油气输送管线钢产生氢致裂纹开裂的主要因素,着重分析了材料因素中化学成分、非金属夹杂物和显微组织对管线钢抗HIC的影响,并介绍了一种高韧性、抗氢致裂纹、抗应力腐蚀裂纹用钢焊丝CHG-SHA的合金元素的配比和产品性能。经HIC,SSC模拟试验及中石化和中石油工程实际应用表明,该焊丝熔敷金属具有超低的S杂质元素含量和较高的塑韧性,裂纹敏感性小,完全能满足国内外油气田行业用焊接钢管的特殊要求。

铁素体晶界结构对管线钢HIC敏感性的影响

铁素体作为酸性环境用管线钢的主要组织类型之一,探究其晶界结构与管线钢氢致开裂(HIC)敏感性之间关系,可为进一步优化管线钢的抗HIC性能提供指导。对热轧态管线钢进行不同工艺热处理,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)观察了试样的晶界、位错结构及氢鼓泡、氢致裂纹形貌,用电化学充氢及动态充氢方法对试样的HIC敏感性及氢致塑性损失进行了测试,用电化学氢渗透及氢微印实验对试样的氢捕获效率及氢原子分布进行了观察与分析,探索了铁素体晶界结构与HIC敏感性之间内在关联。其结果表明:当材料中以小角度晶界占主导或大小角度晶界比例约为1∶1时,对氢原子的捕获效率较高,HIC敏感性也相对较大;大小角度晶界均能捕获氢原子,但与氢的作用机制不同,大角度晶界主要促进氢致裂纹萌生,而小角度晶界主要促进氢致裂纹扩展。

夹杂物对X120管线钢氢致开裂的影响

研究了X120管线实验钢的抗H_2S氢致裂纹敏感性。用多功能金相显微镜对X120管线实验钢非金属夹杂物进行颗粒度分析,用场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析裂纹形貌和裂纹内夹杂物。结果表明:X120管线实验钢氢致开裂一般都从非金属夹杂物处萌生扩展,并互相交叉连接;实验钢中B类夹杂物较D类夹杂物易于形成长条型裂纹,且B类夹杂物级别越高,其HIC敏感性越大;X120管线钢中S、Al含量越高,其夹杂物级别越高,非金属夹杂物数量越多,氢致开裂敏感性也越大。

高强度管线钢微观组织对氢致裂纹的影响

通过扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,从组织结构和晶界2个方面,研究了微观组织对高强度管线钢氢致裂纹(HIC)的影响。结果表明:高强度管线钢组织结构中存在数量较多的、大块状的M/A岛时,会显著增加HIC的敏感性,而增加AF组织数量及其均匀性有利于降低HIC的敏感性;高强度管线钢的HIC裂纹沿着大角度晶界的边界扩展,而小角度晶界具有一定的止裂作用。

MS X70酸性环境用管线钢焊接接头氢致开裂敏感性及氢捕获效率研究

对MS X70管线钢母材及其焊接接头氢致开裂(HIC)敏感性进行了评估,利用OM、FE-SEM和EBSD对其显微组织、HIC裂纹及周围的晶界结构进行了观察和分析,并通过计算渗透通量J∞和氢有效扩散系数Deff对母材及焊接接头的氢捕获效率进行了研究。结果表明,MS X70管线钢母材及其焊接接头的HIC敏感性均不能达到欧标要求,且焊接接头比母材具有更高的HIC敏感性。焊接接头的HIC敏感性较高主要归结于:以条状贝氏体为主的焊缝组织对H原子的捕获效率高于母材;焊接接头中较多的作为H通道的小角度晶界可通过提高大角度晶界氢捕获效率从而增加其裂纹敏感率;焊接接头中较少量低能重位点阵(CSL)晶界和S13b、S29b重位晶界降低了大角度晶界裂纹扩展抗力从而使其具有更高的HIC敏感性。