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《浙江大学》 2004年
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湿H_2S及硝酸盐环境中低合金高强度钢制压力容器应力腐蚀开裂敏感性条件分析与安全保障技术研究

陈学东  
【摘要】:介质环境作用下的应力腐蚀开裂问题是影响压力容器安全的突出问题之一。在国家“九五”重点科技攻关专题(96-918-02-04)及国家科技部社会公益研究专题基金(043GS)的支持下,本文在试验研究、失效机理与工程实际案例分析的基础上,针对典型压力容器用钢07MnCrMoVR系列钢,15MnNbR钢及16MnR钢及其焊接接头在湿H_2S环境的应力腐蚀开裂现象,较为系统地分析了其产生机理、敏感性条件,导出了临界条件下衡量典型钢种应力腐蚀的开裂状态的力学参量KI(ISCC)与动力学参量da/dt的估算工程表达式,揭示了典型压力容器开裂本质原因,提出了预防湿H_2S应力腐蚀开裂的工程化方法与建议。此外本文还针对石化系统催化再生器开裂现象,模拟再生器介质条件进行了硝酸盐应力腐蚀开裂试验研究,提出了安全保障工程技术方法。本文的主要内容如下: (1)对07MnCrMoVR系列钢、15MnNbR钢、16MnR钢及其焊接接头在湿H_2S环境下较为系统地进行慢拉伸(SSRT)试验、改进WOL试样的K_(ISCC)与da/dt测试试验和抗HIC的浸泡试验。试验分析了介质中H_2S浓度与PH值、焊接接头及热处理状态、材料纯净度及表面涂层等对应力腐蚀开裂宏观敏感性的影响规律,并测试了三种材料及焊接接头的K_(ISCC)下限值和平台裂纹扩展速率da/dt的范围,对三种材料的抗HIC与HB的特性与影响因素,进行了试验分析。其中考虑焊接接头热处理状态影响,系统地进行07MnCrMoVR和15MnNbR的K_(ISCC)与da/dt的测试在国内还是首次。 (2)从氢的来源,扩散富集过程详细地分析湿H_2S环境下压力容器用钢的“氢脆”型开裂机制,针对H_2S低合金钢的两大失效模式的机理不同,结合断裂力学模型分别推导了三种材料在HIC和HB情况下的临界门槛值C_(th)估算表达式及在SSCC情况下K_(ISCC)表达式,并与试验结果进行比较对应关系较好,可作为工程估算方法。 (3)利用Gerberich模型推导了以扩散过程为主要控制过程的应力腐蚀开裂三个阶段的daldt表达式,给出了16MnR、15MnNbR、07MnCrMoVR三种材料的平台da/dt估算式,与高H_2S浓度下的试验值基本吻合,可作为高浓度H_2S下的近似工程估算方法。 (4)从“开裂”机理出发,结合试验研究,分析了影响湿H_2S开裂的影响因素,重点讨论了所谓绝对不发生SSCC的“极限浓度”概念,提出了只要有足够大应力梯度存在,在足够长的时间内,即使浓度再小,也会发生H_2S应力腐蚀开裂的新观点, 浙江大学博士学位论文 并在试验与工程实例中得到证实。 (5)作为一个特例,本文还从冷裂纹敏感性与再热裂纹敏感性试验结果分析了 07Mnc产龙勿vR系列钢由于再热裂纹与消除应力热处理之间不可避免的矛盾,使得大 量裂纹先天存在,并由于现行制造安装标准规范的漏洞而保留到使用环节。这些会裂 纹形成许多应力梯度区,在湿HZS条件下使裂纹发生应力腐蚀开裂并进一步扩展, 从而首次揭示了国内07人如C护龙白VR系列钢球罐频繁开裂的本质原因。本文提出的关 于07人力,Cr人fovR容器的检验时机与方法及限制使用厚度的建议已逐渐被有关标准规 范采纳。 (6)本文在试验研究、机理分析及工程实践基础上,分别提出了避免月万(月兀))、 SOH兀了及SSCC一般准则,对三种材料在设计、制造、安装及在役使用环节上分别提 出了避免湿HZS开裂的详细而具体的建议,并在工程实践中进行了成功应用。 (7)本文还在模拟再生器介质条件下的硝酸盐介质中进行了16山加R钢及焊接接 头55尺T试验,并用不弘口乙试样测试了16MnR钢Klsc。值与平台裂纹扩展速率da/dt的 范围,分析了再生器开裂的机理,提出了实际结构的安全保障条件。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ05

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【引证文献】
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1 巩建鸣;蒋文春;唐建群;涂善东;;湿H_2S环境下16MnR钢氢鼓泡的试验研究与数值模拟[J];压力容器;2007年02期
2 陈龙;陈学东;唐懿;胡久韶;卜华全;;SA543钢在高温锅炉水中的应力腐蚀性能试验研究[J];压力容器;2013年06期
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1 胥聪敏;典型石化设备局部腐蚀特征及腐蚀机理研究[D];西安交通大学;2007年
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1 孙耀峰,郝晓华,王暮,张秀英;热喷涂锌铝复合涂层的耐硫化物的应力腐蚀行为[J];北京工业大学学报;2000年04期
2 曹备,吴荫顺;管道钢在富含硝酸盐土壤中的SCC敏感性模拟[J];北京科技大学学报;2001年05期
3 张学元,杜元龙,郑立群;16Mn钢在H_2S溶液中的脆断敏感性[J];材料保护;1998年01期
4 张颖,郑家燊;碳钢在H_2S盐水体系中的腐蚀及保护[J];材料保护;1999年03期
5 褚武扬,谷飚,高克玮;应力腐蚀机理研究的新进展[J];腐蚀科学与防护技术;1995年02期
6 张旺峰,朱金华;抗H_2S石油专用管材的成分优化[J];机械工程材料;1999年01期
7 赵克清;;温度、介质浓度和电位对碳钢在硝酸盐中应力腐蚀的影响[J];鞍钢技术;1990年12期
8 李会录,惠卫军,王燕斌,董瀚,翁宇庆,褚武扬;高强钢应力腐蚀门槛值随强度的变化规律[J];金属学报;2001年05期
9 陈奇志,褚武扬,乔利杰,王燕斌,肖纪美;氢致脆断的TEM原位拉伸观察[J];金属学报;1994年06期
10 褚武扬,乔利杰,高克玮;阳极溶解型应力腐蚀[J];科学通报;2000年24期
【共引文献】
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1 杨忠;徐芸;陈绪军;张文旭;;网壳结构的三维地震响应分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 王宝军;王文俊;林均品;;Fe_3Si和316不锈钢在工业锌液中的腐蚀机制[J];鞍钢技术;2006年01期
3 焦其斌;;液氨球罐的设计[J];安徽化工;2006年05期
4 焦其斌;;外压锥形封头计算中的几个问题[J];安徽化工;2008年05期
5 周道祥;;16MnR钢高温损伤后J_R阻力曲线实验研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年05期
6 吴文林;胡学文;朱涛;;中板夹杂和裂纹产生的原因分析[J];安徽冶金;2003年04期
7 刘乐;赵东风;;基于ANSYS技术的尿素合成塔安全寿命评估[J];安全与环境学报;2009年01期
8 王铁牛;;ZD1894等厚振动筛设计与分析[J];鞍山科技大学学报;2006年05期
9 刘洋;何沛田;赵明阶;;基于损伤断裂理论的岩石破坏机理研究[J];地下空间与工程学报;2006年06期
10 贺广零;;基于厚板理论的水平煤层顶板临界厚度的分析[J];地下空间与工程学报;2009年04期
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1 黄彦良;董希青;;奥氏体不锈钢在表面液膜下的应力腐蚀[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
2 李肖蔚;唐晓;;剥离涂层下X80管线钢的腐蚀电化学特征[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 杜洪波;王云阁;;唐钢抗HIC管线钢的研究与实践[A];河北省2011年炼钢连铸生产技术与学术交流会论文集[C];2011年
4 冯琴;;金属制品零部件延迟断裂研究[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年
5 何成;王磊;王富强;刘杨;;载荷速率对饱和氢水浴中GH690合金断裂韧性及断裂行为的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
6 周新远;汪勇;宋占永;魏敏;李恩重;;残余应力对7A52高强度铝合金应力腐蚀性能的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
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9 王勇;刘昕;赵恩军;李子健;;NO6030/16MnR复合板热处理工艺研究[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
10 郭涵亮;屈宝平;王兆希;石磐;薛飞;施惠基;;65Mn金属材料氢脆性能的小压杆方法实验研究[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
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7 王孝广;铝基合金的去合金化及纳米多孔金属的形成研究[D];山东大学;2011年
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3 彭新元;热氢处理对钛合金组织和切削性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
4 徐珊;奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 王宝媛;混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D];大连理工大学;2010年
6 胡敏;30Cr1Mo1V转子钢疲劳裂纹扩展数值模拟分析[D];长沙理工大学;2010年
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8 陈炜;GBJ180七辊棒材矫直机的设计[D];江西理工大学;2010年
9 王成祥;X80钢在鹰潭土壤环境中的应力腐蚀行为研究[D];辽宁石油化工大学;2010年
10 王丹;石油管线钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的研究[D];辽宁石油化工大学;2010年
【同被引文献】
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1 孙耀峰,郝晓华,王暮,张秀英;热喷涂锌铝复合涂层的耐硫化物的应力腐蚀行为[J];北京工业大学学报;2000年04期
2 胥聪敏;张耀亨;程光旭;朱文胜;;铁氧化菌作用下316L不锈钢点蚀电化学特性的研究[J];材料工程;2006年09期
3 赵亮,余刚,张学元,韩恩厚,刘小辉;氢在钢中低温扩散系数[J];腐蚀科学与防护技术;2005年05期
4 乔桂英;热处理对Fv520(B)钢抗H_2S应力腐蚀性能的影响[J];钢铁;1999年11期
5 蒋兴钢,褚武扬,肖纪美;氢促进空洞形核的机理[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1994年06期
6 胥聪敏;张耀亨;程光旭;朱文胜;;316L不锈钢在硫酸盐还原菌和铁氧化菌共同作用下的腐蚀行为[J];材料热处理学报;2006年05期
7 赵明纯,单以银,李玉海,杨柯;显微组织对管线钢硫化物应力腐蚀开裂的影响[J];金属学报;2001年10期
8 潘连生;抓住时机发展防腐蚀业为节约资源做出新的贡献[J];全面腐蚀控制;2004年03期
9 柳曾典,陈进,王印培,顾望平;第二催化裂化装置再生器开裂失效分析[J];石油化工设备技术;1998年06期
10 陈锡祚;检查、修复和减轻炼油厂在用压力容器在湿H_2S环境中开裂的指导准则[J];石油化工腐蚀与防护;1997年02期
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1 董绍平;杨建国;袁军国;陆旸;刘晓冬;徐翔;常虎;江军;唐懿;;H_2 S介质中容器用钢应力腐蚀及电化学的试验研究[A];第六届全国压力容器学术会议压力容器先进技术精选集[C];2005年
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1 林晶;海水中微生物膜下金属材料初期腐蚀行为[D];哈尔滨工程大学;2006年
【二级引证文献】
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1 陈国华;陈灵杰;;新氢压缩机排气阀盖断裂失效分析[J];理化检验(物理分册);2011年10期
2 苏雄生;;液化石油气储罐鼓包原因分析[J];石油机械;2009年10期
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1 陈伟;基于破坏理论的冷却器氢鼓泡安全分析与评价[D];华东理工大学;2011年
2 杨旭;00Cr18Ni10N钢高温持久与疲劳性能研究[D];西安工业大学;2012年
3 董月香;16MnR钢在碳酸盐和硫化氢复杂介质环境中的应力腐蚀试验研究[D];浙江工业大学;2009年
4 郭江波;延长炼油厂循环水系统的腐蚀研究[D];西安石油大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚希梦,陈钟秀,王振达,陈安;用改进面内尺寸的WOL试样测定16Mn钢的K_(ISCC)[J];北京工业大学学报;1981年02期
2 左禹,张树霞;1Cr18Ni9Ti不锈钢在硫化氢水溶液中的台阶状应力腐蚀破裂[J];北京化工学院学报(自然科学版);1994年04期
3 ;Dissolution-facilitating Dislocation Emission, Motion andInitiation of SCC in 310 Stainless Steel[J];Journal of Materials Science & Technology;1997年06期
4 ;Corrosion-Facilitating Local Plastic Deformation for α-Ti in Methanol[J];Journal of Materials Science & Technology;1998年02期
5 ;Film-induced Tensile Stress during CorrosionProcess for α-Ti[J];Journal of Materials Science & Technology;1998年04期
6 张学元,杜元龙;Fe的硫化物膜对UNSG11180钢在含H_2S的NaCl溶液中的腐蚀行为影响[J];腐蚀科学与防护技术;1997年01期
7 乔利杰,缪辉俊,褚武扬,肖纪美,郭培新;氢、应力和介质三者对奥氏体不锈钢的协同作用[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1991年11期
8 钱才富,乔利杰,褚武扬;Stress distribution and effective stress intensity factor of a blunt crack after dislocation emission[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2000年04期
9 谷飚,高克玮,黄一中,褚武扬;腐蚀促进位错的发出和运动导致应力腐蚀裂纹的形核[J];中国科学E辑:技术科学;1996年06期
10 宿彦京,王燕斌,褚武扬;吸附促进位错发射、运动导致脆性裂纹形核[J];中国科学E辑:技术科学;1997年05期
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1 王焕军;低合金调质高强钢球罐的焊接质量控制[J];焊接技术;2004年05期
2 陈学东,蒋家羚,杨铁成,胡久韶,艾志斌;湿H_2S环境下典型压力容器用钢应力腐蚀开裂门槛值的估算[J];压力容器;2004年03期
3 李星逸,王轶农,刘文昌,郑炀曾,管秀发,刘月华;低碳低合金贝氏体高强度钢热变形奥氏体的连续冷却转变[J];钢铁;1997年10期
4 何沛;虞敌卫;;石油钻杆过渡段抗硫化氢应力腐蚀开裂行为研究[J];上海金属;1993年01期
5 任良玺;;用断裂力学研究奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂特性[J];流体机械;1981年09期
6 张显程,巩建鸣,涂善东,凌祥;高强钢硫化物应力腐蚀开裂及防范[J];炼油技术与工程;2003年10期
7 马朝阳;;湿硫化氢环境中压力容器应力腐蚀对策[J];石油化工设备;2008年06期
8 刘涛;沈士明;;大型储罐的应力腐蚀开裂[J];施工技术;2009年S1期
9 陈学东,袁榕,李平瑾,王兆伟,顾卫东;高强钢在石化企业压力容器和管道中的科学应用[J];压力容器;1998年06期
10 罗文彬,刘春明,姜中行;低合金高强度钢热变形阻力试验研究[J];宽厚板;2005年01期
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1 陈颜堂;丁庆丰;刘惟忠;李书瑞;习天辉;陈晓;;600MPa级耐大线能量焊接钢的机械性能及微观组织[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
2 张维;毛彩云;张兴田;丁有元;王建军;;亚硝酸盐环境下黄铜冷却盘管应力腐蚀开裂行为研究与治理措施[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第2册)[C];2009年
3 陈学东;王冰;杨铁成;李平瑾;袁榕;李蓉蓉;;关于中国CF-62钢制压力容器开裂失效的分析与讨论[A];安徽省装备制造业发展论坛会论文集[C];2003年
4 方拓野;张文洋;;低合金 高强度D级板试制(Q345D和DH36船板试制)[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
5 王万祯;苏仁权;王新堂;;高强钢刻痕杆常温断裂试验[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
6 刘小峰;罗顺友;;山区大口径高强钢管道焊接技术[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
7 王万祯;苏仁权;王凤;王新堂;;高强钢刻痕杆低温断裂试验[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
8 朱大喜;陈哲;吕志军;田雷;;钻井船齿条高强钢焊接冷裂纹的防止[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下)[C];2011年
9 贾维平;朱自勇;柯伟;韩恩厚;郑宇礼;;铜双晶体的应力腐蚀开裂行为[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
10 刘秀丽;张海英;魏玉龙;;高强钢断裂韧性测试研究[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2011年
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1 首席记者 崔晓农;太钢高强钢坯应用实现新突破[N];山西经济日报;2010年
2 记者 刘大宏 通讯员 李文涛;本钢高强钢连铸连轧机组实现达产[N];中国冶金报;2006年
3 石鹰 王阳军;太钢高级别高强钢坯应用实现新突破[N];太原日报;2010年
4 记者 王丹云 通讯员 尹冉;中国钢铁:努力让轿车更轻、更硬[N];中国冶金报;2007年
5 马世平;80千克级高强钢首次应用于宝泉工程[N];中国电力报;2007年
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8 高福生;太钢高强钢产品推介会在济南举行[N];世界金属导报;2009年
9 马琪;宝钢首批微合金汽车高强钢实现批量出口[N];中国工业报;2007年
10 卫功兵 殷胜;梅钢成功生产汽车大梁钢B590L高强钢研发获得新突破[N];世界金属导报;2007年
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1 陈学东;湿H_2S及硝酸盐环境中低合金高强度钢制压力容器应力腐蚀开裂敏感性条件分析与安全保障技术研究[D];浙江大学;2004年
2 董希青;奥氏体不锈钢海洋大气环境下应力腐蚀开裂研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
3 冯晓九;大瓣片高强钢球罐壳板成形机理及本构关系研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 王晓;硼镍添加低温用低合金高强度H型钢的研究[D];山东大学;2012年
5 郑传波;海洋结构用钢在海洋大气中的氢脆机制研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
6 朱永艳;硫酸盐还原菌和极化电位对海洋结构用钢在海泥中的应力腐蚀开裂敏感性的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
7 王炳英;X80管线钢焊接管道应力腐蚀和断裂安全评定研究[D];天津大学;2007年
8 胥聪敏;典型石化设备局部腐蚀特征及腐蚀机理研究[D];西安交通大学;2007年
9 毕凤琴;典型石油石化用低合金钢湿H_2S应力腐蚀行为研究[D];大庆石油学院;2008年
10 宋明大;多层包扎尿素合成塔检验与剩余寿命评估方法研究[D];山东大学;2008年
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1 孔凡玉;液化石油气球罐再制造技术[D];南京工业大学;2004年
2 金鹏;液压支架用Q690高强钢焊接接头强韧性和抗裂性研究[D];昆明理工大学;2013年
3 康欢举;316LN奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀开裂研究[D];上海交通大学;2012年
4 山川;钛合金的应力腐蚀开裂与腐蚀电化学研究[D];中国海洋大学;2013年
5 张显程;液化气球罐再制造技术[D];南京工业大学;2003年
6 崔长伟;700MPa级高强钢的控制轧制与控制冷却工艺研究[D];河北联合大学;2013年
7 王博;硝酸盐复杂环境中X70钢的应力腐蚀试验研究[D];浙江工业大学;2009年
8 刘自勇;大型球磨机低合金耐磨衬板的开发研究[D];河南科技大学;2012年
9 陈少平;WELDOX960高强钢焊接性研究[D];太原理工大学;2003年
10 张明锋;压力容器常用钢在碳酸盐溶液中的应力腐蚀试验研究[D];浙江工业大学;2008年
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