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《东北大学》 2014年
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海洋软管用耐蚀钢抗H_2S腐蚀和氢脆性能研究

邓玉臻  
【摘要】:随着海洋油气开发向着更深海域扩展,对输油管材的要求也越来越高,常用的碳钢硬管已不能满足要求。国外,柔性管道己经在陆地以及海洋中得到了广泛应用。我国由于受其抗拉铠装层材料的限制发展缓慢,迫切需要开发海洋柔性管用高强度耐蚀钢。本文针对海洋软管用耐蚀钢开展组织性能和工艺、H2S腐蚀性能、腐蚀机理及氢脆性能研究。本文的主要工作和研究结果如下:(1)通过膨胀法和金相法对耐蚀钢未变形过冷奥氏体冷却过程中组织演变进行了研究,建立了奥氏体连续冷却转变曲线。结果表明:由于Cr、Mo元素的作用,当冷速小于2-C/s时,室温组织为准多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体;当冷速大于2℃/s时,室温组织为针状铁素体和粒状贝氏体。(2)对海洋软管用耐蚀钢进行实验室热轧、冷轧及热处理,研究了不同热处理工艺对耐蚀钢组织性能的影响,结果表明:热轧采用再结晶区轧制,加热温度1200℃,开轧温度1130℃,终轧温度在950-C~980℃,穿水冷冷却结束温度830℃,风冷后温度440℃,风冷速度2℃/s,可得到Rp0.2=565MPa,Rm=609MPa,A=20%的热轧态耐蚀钢,室温组织主要为多边形铁素体和贝氏体;调质处理,回火温度在500℃,保温30min, Rp0.2=620MPa, Rm=655MPa,A=16%,耐蚀钢具有良好的综合力学性能,组织主要为回火马氏体。(3)通过固定载荷法对不同处理工艺的耐蚀钢进行SSCC实验,结果表明:屈服强度620MPa调质处理的耐蚀钢具有良好的抗SSCC能力,加载85%应力,720h未断裂;耐蚀钢的SSCC敏感性与其强度成正比,强度越高,越敏感;SSCC试样的断裂呈脆性断裂,断口处覆盖有腐蚀产物FexS;断口处出现的氢致裂纹促进了试样的断裂,氢致裂纹的存在会导致试样产生应力集中,当应力集中达到一定程度,在外应力作用下,试样发生突然断裂。(4)通过H2S溶液浸泡法对不同处理工艺的耐蚀钢进行HIC实验,结果表明:调质处理的耐蚀钢比退火处理的耐蚀钢具有更优良的抗HIC能力,满足标准要求。(5)设计开发了阴极保护条件下氢致延迟断裂设备,对耐蚀钢进行阴极保护条件下的延迟断裂实验,结果表明:开发的阴极保护条件下的延迟断裂设备能满足实验要求;在设定的实验条件下,调质和温轧处理的耐蚀钢均具有良好的抗氢脆性能;设定的阴极保护电压是一个安全保护电压,不会使试样过度充氢和氢脆。(6)对耐蚀钢在H+、Cl-溶液的电化学腐蚀性能进行研究,结果表明:在3.5%的NaCl溶液中,调质工艺的耐蚀钢具有较好的抗C1-腐蚀能力,但钝化膜一旦破裂,腐蚀加速进行;在高pH溶液中,耐蚀钢具有高的自腐蚀电位和低的腐蚀速率,随pH降低,自腐蚀电位降低,腐蚀速率增加;H+能抑制的Cl-的侵蚀:Cl-对H+腐蚀的促进作用受pH影响,pH越大,越显著。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG142.1

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