Healing of hydrogen-attacked cracks in split specimens with recovering heat treatment in vacuum

The healing mechanism of hydrogen-attacked cracks in low carbon steel andCr-Mo steel and its influencing factors during the healing process were studied by recovering heattreatment of split specimens in vacuum. The result showed that crack pacing turns much smaller underthe condition of pure heating, especially for crack tips. The healing effect is well related to thelength of cracks with the shorter in priority. By the primary mechanism of thermal diffusion, ironand carbon atoms must diffuse at the high speed in steel to realize that plasticity deformationenergy exceeds and overcomes surface tensile force energy. In addition, phase transformation andstress-stain relationship also have positive effects on the process.

高温氢损伤失效行为与控制措施研究进展

石化设备的腐蚀问题一直困扰着石油化工企业,对企业安全生产和装置长周期运行产生不良影响。随着石油炼制、合成氨及甲醇等工业的发展,生产装置不断出现高温氢损伤问题,需要采取合理措施降低高温临氢设备和管道的损伤风险。归纳分析了高温临氢环境下碳钢和低合金钢的高温氢损伤腐蚀机理、影响因素、检测方法及其适用性;此外,介绍了高温氢损伤敏感性评价方法及量化等级,并从合理选材、衬里防护和运行操作等方面提出了腐蚀控制措施,为高温临氢环境设备和管道的安全运行提供经验借鉴与技术支撑。

热处理愈合不锈钢氢蚀裂纹实验研究

对含氢腐蚀甲烷气泡和裂纹的３０４不锈钢进行了６００℃ ，６ｈ的再热处理. ＳＥＭ观察表明，氢蚀气泡和裂纹发生了完全愈合．氢蚀气泡和裂纹的愈合机制是热扩散，Ｆｅ和 Ｃ在奥氏体中的快速扩散是 ３０４不锈钢中氢蚀裂纹的自愈合的必要条件．发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Ｅｓ，在Ｆｅ，Ｃ和Ｈ原子扩散都足够快的情况下，氢蚀气泡和裂纹的愈合条件是 Ｅｓ≥ ２γ／ｒ（γ为界面表面张力，ｒ为气泡半径或裂纹半长）．氢蚀气泡或裂纹的愈合过程伴随亚晶长大、多边形化的高温回复过程甚至再结晶.

304奥氏体钢的高温高压氢腐蚀

定氢分析和扫描电镜观察证实在450℃和5MPa氢气中服役20000h的304奥氏体钢发生了氢蚀透射电镜分析表明,氢蚀原因是Cr_(23)C_6碳化物存在实验和热力学分析都表明。

一种新型高温测氢传感器探头的研究

利用 Ｙｂ３＋掺杂的ＳｒＣｅＯ３在高温时的Ｈ＋导电特性制作了 ＳｒＣｅ０．９５Ｙｂ０．０５Ｏ３－α高 温测氢探头，并在高温条件下利用该探头对氢在４５＃钢中的扩散行为进行了研究 和分析。所得结果与理论模型计算的结果一致。

微量元素和回火工艺对1.25Cr-0.5Mo钢抗氢蚀能力的影响

研究了不同温度回火及添加不同微量元素对 1 2 5Cr 0 5Mo钢抗氢蚀能力的影响。研究表明 ,材料的抗氢蚀性能与其回火温度有较大的关系。回火温度越高 ,钢中析出的碳化物越稳定 ,但并不意味着钢的抗氢蚀能力越好。对于含铬和钼较低的钢 ,铬元素在碳化物和基体中有适当的分配时 ,才能使钢有最佳的抗氢蚀能力。微量元素影响钢的力学性能 ,但对抗氢蚀能力的影响并不明显。

稠油热采蒸汽输送管的氢蚀爆裂及其预防

对某油田稠油热采蒸汽输送管爆裂事故进行了分析．发现爆裂部位有局部腐蚀，腐蚀部位的基体中有脱碳及沿晶裂纹，且该处基体中有很高的氢含量．

用神经网络算法预测氢蚀孕育期

利用神经网络的分析方法,对高温氢腐蚀进行分析建模,综合考虑温度、氢分压和氢腐蚀孕育期之间的关系,为准确的数学建模、预测设备的使用寿命和相应专家系统的研制开拓了新的思路．

热处理作用下碳钢氢腐蚀裂纹愈合规律

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行再热处理后，ＳＥＭ观察表明，氢蚀裂纹发生了不同程度 的愈合．实验结果表明：长度约为１０μｍ的碳钢氢蚀裂纹完全愈合的热处理条件是从室温到 １０００℃热循环 ５次，共 １０ｈ．氢蚀裂纹的愈合机制是热扩散，发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀 气泡或裂纹长大导致的塑性变形能Ｅｓ．在铁、碳和氢原子扩散都足够快的情况下，氢蚀裂纹愈 合的条件是Ｅｓ大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能．

用高温显微镜原位观察钢中氢腐蚀裂纹愈合过程

利用高温显微镜 ,对碳钢氢腐蚀裂纹的愈合过程进行原位、实时观察 ,通过录象记录了整个裂纹愈合实验过程 .结果表明 ,裂纹在加热到 6 30℃左右时 ,发生明显愈合而变小变细 .实验中造成的CH4气体散失和内部裂纹表面化使得实验结果与真实情况有一定的偏差 ,观察得到裂纹闭合的临界温度 6 30℃低于实际裂纹闭合温度 .发生氢蚀裂纹愈合的机制是热扩散 ,动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Es.在Fe、C和H原子扩散足够快的情况下 ,氢蚀裂纹愈合的条件是Es 大于 2γ/r(γ为界面表面张力 ,r为气泡半径或裂纹半长 ) .

铀材及铀合金氢蚀影响因素分析

为了提高和改善铀合金材料的抗氢蚀性能,必须深入了解其氢蚀机理及影响因素。利用带显微镜的气固反应系统,采用PVT法结合显微镜原位表征铀材及其合金氢蚀初期形貌和动力学特征,研究了合金元素、热处理方式以及晶界对铀合金材料氢蚀的影响。结果显示,U-2.5%Nb合金更易发生氢蚀,孕育期短,反应速度快;U材与U-2.5%Nb合金氢蚀初期成核形貌不同,U材氢化物核点尺寸明显分为大小2种,U-2.5%Nb氢化物核点尺寸较为一致;热处理形式显著影响U-2.5%Nb合金氢蚀孕育期大小;对于铀合金的氢蚀,晶界并不是成核的优先选择,氢化物在表面尖角处和粗糙处优先成核。

新型绕带式压力容器在临氢设备上应用展望

本文从绕带容器的选材、力学结构、制造上的特性出发，结合当前在役高温高压临氢装置面临的一些问题，考虑了经济性、安全性，分析了绕带容器用作石化工业的制氢、加氢和重整反应器的可行性，认为其不仅有潜在的优势，而且能消除在役临氢装置存在的不足。

三种压力容器用钢的抗氢蚀能力及其服役寿命估算

研究了三种常用压力容器用钢20G、1.25Cr-0.5Mo和2.25Cr-1Mo的抗氢蚀能力。充氢试验后,20G钢发生了严重的氢腐蚀,出现整体脱碳,并导致抗拉和屈服强度以及伸长率的严重下降;1.25Cr-0.5Mo钢在原奥氏体晶界上出现少量氢蚀孔洞,抗拉和屈服强度有少量下降,但伸长率没有明显变化;而2.25Cr-1Mo钢则没有任何氢蚀迹象。同时,通过对这三种钢的临氢服役寿命的估算也表明,2.25Cr-1Mo钢的抗氢蚀能力远高于1.25Cr-0.5Mo钢,而20G钢只有极低的抗氢蚀能力,与试验结论完全符合。该估算方法可以替代经验Nelson曲线并补充其应用的不足。

20G和2．25Cr—1Mo钢氢蚀后的疲劳性能

对２０Ｇ和２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢经不同程度氢蚀后的常规力学性能与疲劳裂纹扩展行为进行了对比研究。并对氢蚀组织变化与裂纹扩展路径进行了显微观察。结果表明，氢蚀使２０Ｇ钢的疲劳裂纹扩展速率明显增大；扩展门槛值在氢蚀起始阶段显著降低，随后又呈增加趋势，对２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢，由于元素Ｃｒ，Ｍｏ的作用，其氢蚀程度远低于２０Ｇ钢，从而未造成疲劳裂纹扩展速率的明显改变，分析表明，氢蚀后疲劳裂纹扩展门槛值的上升可以归因于曲折开裂路径造成裂纹闭合效应的增加。

氢氚对不锈钢力学性能的影响

研究了经高压气相充氢氚并经 5a存放后的 3种奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti,HR - 1,HR - 2力学性能和断裂特征。经这种处理后 ,1Cr18Ni9Ti,HR - 1,HR - 2的断面收缩率分别下降 36 % ,12 % ,13%。不锈钢1Cr18Ni9Ti呈现明显脆断特征 ,HR - 1和HR - 2的断裂方式表现为具有较多韧窝的韧致断裂。经计算 ,氦的浓度相对于氚的浓度要低。本实验中 ,室温下拉伸时 。

1.25Cr-0.5Mo中温抗氢钢的回火析出相及其对抗氢蚀能力的影响

研究了中温抗氢钢125Cr—05Mo的回火析出相及其对抗氢蚀能力的影响.碳萃取复型的透射电镜观察显示，随回火温度升高，碳化物析出量增加，颗粒粗化.520和620℃回火析出物几乎全部为M3C;670℃回火析出物以M3C为主并含有少量M23C6；710℃回火主要析出M23C6，包含少量的M3C．扫描电镜观察表明，充氢之后，经620℃回火的试样发生了严重的氢腐蚀，并导致强度和硬度的大幅度下降；经520℃回火的试样在充氢后抗拉强度值下降较多；670和710℃回火试样的各项力学性能变化不大，表现了良好的抗氢蚀能力.620℃回火时沿晶界析出大量不稳定的M3C，以及在碳化物转化过程中出现的富C贫Cr区域，导致材料的氢蚀破坏.

长期高温高压氢暴露对Cr-Mo钢断裂韧性和裂纹行为的影响

选用Cr-Mo钢经400℃,20MPa,104h氢暴露后进行拉伸、断裂韧性和疲劳试验.结果表明:Cr-Mo钢已经发生了氢腐蚀,氢蚀使Cr-Mo钢强度、塑性和断裂韧性均有所降低,也使断裂机制由韧窝型转变为解理脆性.氢蚀使疲劳裂纹扩展行为也发生了变化,疲劳裂纹扩展速率增加,ΔKth降低.Cr-Mo钢氢蚀后,随应力比增加,疲劳裂纹扩展门槛值大幅度降低.

热处理对0.14C-1.25Cr-0.5Mo钢的抗氢蚀能力的影响

试验研究了经不同温度正火和回火后 ,0 .14C 1.2 5Cr 0 .5Mo钢中M3C、M2 3C6 碳化物中Cr、Mn、Mo的含量以及充氢前后淬火和回火温度对钢的力学性能的影响。结果得出 ,经 890～ 980℃正火、6 70～ 710℃回火 ,该钢具有良好的抗氢蚀能力 ,5 2 0～ 6 2 0℃回火后试样充氢后的强度明显下降。

氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影响

研究了国产钢经不同温度和时间氢暴露后的力学性能、疲劳性能和断裂韧性，用扫描电镜证实了氢蚀后断裂机制发生了变化．研究表明：随氢蚀程度增加，20G钢抗拉强度和塑性降低明显，CrMo钢抗拉强度略有降低，塑性变化不大．氢蚀使20G钢的门槛值有一个最小值，而断裂韧性随氢蚀程度升高而降低，在氢蚀程度较低时，断裂韧性下降程度大；在氢蚀程度较高时，断裂韧性下降程度变缓．碳钢的疲劳性能变化是由于材料损伤作用和氢蚀造成的裂纹表面引起的闭合效应增加二者共同作用的结果．

钛-硼和铝-硼处理对抗氢蚀1.25Cr-0.5Mo钢使用性能的影响

对Al－B或Ti-B处理的1．25Cr－0．5Mo钢的研究结果表明：（1）Al-B和Ti－B处理明显地增加了1．25Cr－0．5Mo的淬透性．强度及塑、韧性；（2）Al－B和Ti－B处理均使1．25Cr－0．5Mo钢的抗氢性能明显提高。当B含量相当时．Ti－B处理钢的抗氢蚀性能优于Al-B处理钢；（3）B含量较高时．钢的抗氢蚀性能较强，但塑、韧性及回火性能却相对较差。因此，较低含量B处理更有利于材料综合性能的改善。