输油管线在湿H2S条件下一般发生如下几种破坏：HB, HIC, SOHIC和SSCC。其中SSCC和材料的种类、组织及热处理等因素有关，而且它还是一种氢致腐蚀开裂(HIC)，只有当原子氢的浓度超过一定值时，或氢在金属中的扩散量超过某一临界值时，SSCC才会发生。一般说来，它主要发生于中、高强度的材料。

16Mn钢被广泛地用于上述工业部门，近年又开发并采用了耐HIC的16Mn(HIC)钢。但国内对这些材料的抗HIC性能和焊缝的SCC性能的研究还较少。尽管不少学者对16Mn钢SSCC进行了研究，但是国内外报道16Mn(HIC)及其焊缝在湿硫化氢环境下SCC的很少，因而研究对比这两种材料及其焊缝区域在H2S介质中的SCC行为规律有其重要的理论意义和实用价值。

1、实验方法

1.1、实验材料

试验材料主要有16Mn钢和16Mn(HIC)钢，其主要化学成分见表1所示。其中16Mn钢采用的是商用轧板，16Mn(HIC)钢用的是电弧炉炼制的锻坯。所用焊接材料是将上述两种基材切开后进行手工电弧焊(执行标准为：GB/T15970，Y型坡口，焊条THJ506)。焊后部分试样再650C进行2小时的退火热处理。

1.2、实验方法

实验所用拉伸试样和U型弯浸泡试样在实验前其表面都经过除锈，并用水砂纸打磨至800井。在溶液中SSRT试验前试验都进行24小时预浸泡处理(执行标准GB/T15970.3)。16Mn钢的拉伸试样的受力方向和U型弯试样的长弯面都与轧向一致。试样尺寸均参照GB/T15970的相关内容制定。本实验的研究介质采用的是标准NACE溶液，即H2S(饱和)+5%NaCl+0.5%CH3COOH溶液，其室温pH值为3.0~3. 5。SSRT实验在WDML- 30KN慢拉伸实验机上进行。

2、结果与讨论

2.1金像实验

在光学显微镜下观察试验材料的金相组织，结果如图1所示。由图1a可见，16Mn钢基体的组织为层状分布的珠光体和铁素体组织，层面平行于轧面,晶粒细小均匀；热影响区组织有些紊乱，珠光体和铁素体组织交错分布，晶粒有所长大；焊縫组织比较均匀，铁素体密度较小，而晶粒普遍较大。由图1b可见16Mn( HIC)基体的晶粒均匀细小，铁素体晶粒居多，珠光体含量与16Mn 钢基体相比明显减少，且多分布均匀分布于晶界附近；而其热影响区组织虽均匀但明显粗化，晶粒内部珠光体呈点链状分布，类似贝氏体组织；其焊缝为粗大的鱼骨状的魏氏体组织，出现严重劣化。

2.2、U 型试样结果

U型弯试样在NACE溶液中浸泡——至五天内分别产生了裂纹或断裂，图2给出了各种试样首次发生开裂时的平均浸泡时间。由该图可见,对于每种材料焊接未热处理的试样开裂最快，焊后热处理试样平均开裂孕育其明显增长，而基体材料发生开裂的浸泡时间最长；16Mn(HIC)钢U型弯试样与同样条件下的16Mn钢试样相比，其发生开裂所需的孕育时间均较长。由此可以推断，在实验条件下所有材料均有较强的SSCC敏感性，但16Mn和16Mn(HIC)试样耐硫化氢SCC的性能有一定差别，后者耐蚀性较强。在光学显微镜下观察裂纹的断裂模式，结果如图3所示。由图3可以看出，16Mn钢的U形试样裂纹是穿晶型的，是阶梯状，呈现较明显的氢致开裂裂纹特征。对清洗后的断口表面作扫描电镜(SEM)观察，结果如图4所示。由图4可见所有断口都具有明显的脆性断裂特征，并且不同的断口形貌相似，与实验的材质、组织和热处理制度关系不大。对断口表面的腐蚀产物进行能谱分析发现主要产物为Fe的硫化物。

2.3、慢拉伸实验结果

16Mn钢试样的慢应变速率拉伸实验(SSRT)的结果如图5所示,16Mn(HIC)钢的SSRT结果图如图6所示。

由图5和图6可见,16Mn钢和16Mn(HIC)钢在空气中的SSRT曲线是典型的韧性断裂曲线；经过焊接热处理的16Mn试样的屈服强度σ有明显降低,而16Mn(HIC)的无明显差别。16Mn钢和16Mn(HIC)钢材料在NACE溶液中的SSRT行为具有明显脆性断裂特征；焊接未热处理的试样发生断裂较快，抗应力腐蚀性能较差；而基材和经过热处理的焊接试样的延伸率稍大且很相近,表现出稍好的应力腐蚀敏感性。但由图中曲线下方包围的面积可以看出16Mn(HIC)钢的明显高于16Mn钢,说明前者的耐湿H2S环境下的应力腐蚀开裂性能高于后者。

截取在空气中SSRT试样的断口部分,肉眼观察其断口都是杯锥状的,其SEM观察为韧窝状断口。这种断口属于典型的韧性断口。在NACE溶液中的拉伸试样的断口部分肉眼观察断面平齐，进行SEM观察发现所有断口都具有鲜明的脆性断口特征，如图7所示。

3、结论

（1）16Mn和16Mn(HIC)的各种试样在NACE溶液中都具有明显的SSCC敏感性。其开裂模式为氢致开裂型穿晶型应力腐蚀裂纹。

（2）16Mn(HIC)基体、其焊缝和焊缝(热处理)材料在NACE溶液中的抗SSCC的性能分别优于相应的16Mn钢基体、焊缝和焊缝(热处理)材料，但在本实验条件下16Mn(HIC)及其焊缝不具有较明显的抗SSCC的性能。

（3）16Mn和16Mn(HIC)钢的焊缝及热影响区的SSCC敏感性均大于其基体材料，适当的热处理能够改善材料的抗硫化物应力腐蚀开裂的性能。