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管线钢氢致开裂原因以及控制措施发布时间:2022-11-25   浏览量:876次

当管道暴露在酸性或富含H2S气体的湿润环境中,因腐蚀生成的氢会渗入钢基体中,并在钢中缺陷部位聚集,随时间积累,从而使钢表面形成阶梯状裂纹扩展,这种因氢而引起的延迟开裂称为氢致开裂(HydrogenInducedCracking)。

目前,我国输油、气管道服役条件很多为潮湿环境,且输送介质含H2S和酸性物质较多。管线钢内易发生电化学反应,从阴极析出氢原子,氢原子在H2s的催化下进入钢中。腐蚀生成的氢原子进入钢中,富集在夹杂物或偏析带周围,当氢原子结合成氢分子时,可产生很大的压力,萌生裂纹。

SSC是油气管线一种极为隐蔽的局部腐蚀形式,事故前没有任何预兆,一旦发生便会造成灾难性事故。 输送酸性油气时,管道内部接触H2S和CO2,在应力和H2S等腐蚀介质的共同作用下,发生与应力方向垂直的腐蚀,断裂时应力远低于钢材的抗拉强度,断口为脆性。

SSC主要见于高强度、高内应力钢构件及硬焊缝;HIC常见于低、中强度管线上。钢的强度越高,越易发生SSC。 HIC和SSC都与氢的扩散和富集有关,可以归结于氢脆引起的开裂。

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1、成因

世界各地不断出现相关报道,管道发生的多起失效事故中多数是由应力腐蚀开裂(SCC)和氢损伤引起的。而现在大量研究表明氢会促进应力腐蚀开裂的发生,氢致开裂为一种隐蔽性高、危害性极大的环境致裂形式。

引起管线钢氢致开裂的氢有两种来源,一种来自于内氢,即氢是在冶金制作阶段遗留在管道中;一种是来自外氢,由于管道表面与腐蚀环境接触,电离出的氢离子在得到电子后转变成氢原子渗透到钢中。管线钢中微空隙、位错、偏析物及非金属夹杂等是氢陷阱,在氢扩散过程中将氢捕获,进而为氢致开裂的发生创造条件。

2、控制措施

氢致开裂作为危害极大的氢损伤模式,影响因素主要有材料因素、应力因素和环境因素。材料因素有钢的显微组织、化学成分和夹杂物等;应力影响因素主要是各种残余应力及外加应力;环境因素有接触的介质压力、成分、温度以及载荷特点等。

管线钢发生HIC开裂主要受钢的材料因素、应力因素和服役环境影响,这就需要在整个加工过程中采用科学合理的热处理措施,尽可能使生成的显微组织均匀分布,减少钢中各类偏析物及非金属夹杂物,并减少钢中残余应力,还要在实际环境中采取必要措施,有效降低钢的HIC敏感性。

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