耐酸性腐蝕X70管線鋼的開發(fā).pdf

1、近年來隨著石油和天然氣管道的發(fā)展，國內(nèi)外因H2S腐蝕引起的管道破壞事例很多，但國內(nèi)對這方面研究還很少，因此迫切需要開發(fā)抗H2S耐腐蝕管線鋼。本文針對抗H2S耐腐蝕管線鋼X70開展工藝、組織和性能研究，開發(fā)的實驗鋼不僅具有優(yōu)良的力學性能，而且具有良好的抗H2S腐蝕性能。主要工作和研究結果如下:
　　(1)利用膨脹法和金相法建立X70耐蝕管線鋼變形和未變形過冷奧氏體連續(xù)冷卻相轉變曲線，研究了奧氏體相變行為。結果表明:未變形奧氏體連續(xù)冷

2、卻條件下，當冷速大于5℃/s時，得到的室溫組織為針狀鐵素體+少量粒狀貝氏體組織，在冷速為25℃/s以上時組織仍為針狀鐵素體+粒狀貝氏體，板條間距減少，同時組織更加細小均勻。變形奧氏體連續(xù)冷卻條件下，當冷卻速度達到10℃/s以上，獲得的顯微組織為針狀鐵素體+粒狀貝氏體，隨著冷卻速度的進一步加大，針狀鐵素體越來越細化，并且百分含量增加。
　　(2)通過實驗室熱軋及力學性能、組織性能檢測確定了熱軋最佳工藝參數(shù):加熱溫度1200℃，兩階段

3、軋制，終軋溫度800℃～820℃，終冷溫度500℃～550℃，冷卻速率20～25℃/s，可獲得良好的綜合力學性能X70耐蝕管線鋼。顯微組織主要為針狀鐵素體和粒狀貝氏體。
　　(3)根據(jù)NACE Standard TM0284-2003以及NACE Standard TM0177-2005標準對實驗鋼進行了腐蝕實驗研究，并對氫致開裂的機理進行了分析。結果表明:氫致開裂首先在試樣表面出現(xiàn)氫鼓泡，氫鼓泡產(chǎn)生的裂紋逐漸由試樣表面向內(nèi)延伸，

4、裂紋沿著晶界逐漸向試樣內(nèi)部擴散、連接，最后形成臺階狀氫致裂紋。裂紋尖端存在形狀不同的Al的氧化物及MnS夾雜物。
　　(4)對實驗鋼檢測抗HIC性能，結果表明實驗鋼均滿足抗HIC要求，并對組織類型和夾雜物等影響因素進行了研究，提出了改善抗HIC性能控制方向。結果表明:晶粒細小、密集，組織均勻的針狀體素體有高密度的位錯和釘扎位錯的析出物，能阻礙裂紋擴展，有很好的抗HIC性能，而鐵素體和珠光體組織較差。減少S含量，控制夾雜物形態(tài)，有利

5、于提高X70抗HIC性能。
　　(5)對實驗鋼進行了電化學腐蝕試驗，結果表明:溶液分別為0.1mol/L H2SO4和0.1mol/L Na2SO4時，具有鐵素體和珠光體組織的4＃試樣自腐蝕電流最大，耐腐蝕性最差，具有均勻細小針狀鐵素體和粒狀貝氏體組織的5＃試樣自腐蝕電流最小，耐腐蝕性最好，與抗HIC腐蝕結果基本相符;相同試樣腐蝕環(huán)境為酸性腐蝕時，管線鋼耐腐蝕性明顯下降。
　　(6)研發(fā)便捷式精準彈簧應力腐蝕機，改善了傳統(tǒng)彈