钒对X80级管线钢抗氢腐蚀及力学性能影响研究

发布时间：2021-10-21 22:42

　　目前,X80级管线钢已广泛应用于石油和天然气的输送,随着国民经济发展对能源需求的急剧增加,越来越多边远地区的油气田被开发利用。油气管道常常会经过极寒、冻土等地带并多服役于潮湿的土壤中,输送介质多含硫化氢等酸性物质,因而,氢造成的管线钢失效问题日益突显。考虑到细小纳米级碳化物可以作为有效氢陷阱降低氢对管线钢的危害,本文研究了不同钒含量对X80级管线钢抗氢腐蚀及力学性能的影响,并且分析了 TMCP工艺不同终轧变形量和轧后回火温度对高钒X80级管线钢抗氢致塑性损失能力影响,为高钒X80级管线钢的开发应用提供参考。钒含量对热锻回火态X80级管线钢氢致裂纹敏感性的影响研究表明,纳米级碳化物数量随着钢中钒含量的增加而增多,当钒含量超过0.12 wt.%时,析出相平均尺寸增大。受钢中纳米级碳化物数量和尺寸分布的影响,随着钢中钒含量增加,有效氢扩散系数降低,可溶解氢浓度升高,氢致裂纹敏感性先降低后升高,钒含量为0.12 wt.%的实验钢具有最佳抗HIC腐蚀性能。钒含量对控轧控冷回火处理X80级管线钢氢致塑性损失影响研究表明,钢中20 nm以下的析出相作为氢陷阱与氢原子结合能力更强,其主要为球状或近球状... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：182 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 国内外高级别管线钢的研究现状及发展趋势
        2.1.1 管线钢及管道工程的发展史
        2.1.2 国内管线钢的应用现状
        2.1.3 管线钢未来发展趋势及挑战
    2.2 控轧控冷工艺在管线钢中的应用
        2.2.1 控制轧制
        2.2.2 控制冷却
    2.3 管线钢的腐蚀及失效机理
        2.3.1 环境氢脆
        2.3.2 应力腐蚀
        2.3.3 其他腐蚀
    2.4 管线钢的成分及力学、焊接性能
        2.4.1 管线钢中化学成分
        2.4.2 管线钢的强韧性及抗变形能力
        2.4.3 管线钢的焊接性能
    2.5 本课题研究意义及内容
3 钒含量对管线钢氢致裂纹敏感性的影响
    3.1 实验材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验方法
    3.2 钒含量对管线钢中纳米级析出相特征及组织的影响
        3.2.1 平衡相析出的热力学计算
        3.2.2 钒含量对碳氮化物析出及组织的影响
    3.3 钒含量对管线钢中氢扩散行为及氢陷阱效率的影响
        3.3.1 含钒钢氢渗透曲线及氢扩散行为
        3.3.2 含钒钢氢陷阱效率
    3.4 钒含量对管线钢抗氢致开裂性能的影响
    3.5 本章小结
4 钒含量对控轧控冷管线钢氢致塑性损失性能的影响
    4.1 实验材料与方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验方法
    4.2 钒含量对轧后回火钢析出相、显微组织、位错密度及氢致塑性损失的影响
        4.2.1 钒含量对轧后回火态钢析出相、显微组织影响
        4.2.2 钒含量对轧后回火态钢位错密度的影响
        4.2.3 钒含量对轧后回火态钢氢扩散行为及氢陷阱效率的影响
        4.2.4 钒含量对轧后回火态钢氢致塑性损失的影响
    4.3 高钒轧后未回火钢析出相、显微组织、位错密度及氢致塑性损失研究
        4.3.1 高钒轧后未回火钢析出相、显微组织和位错密度
        4.3.2 高钒轧后未回火管线钢氢扩散行为及氢致塑性损失研究
    4.4 本章小结
5 终轧变形量对管线钢氢扩散及氢致塑性损失的影响
    5.1 实验材料与方法
        5.1.1 实验材料
        5.1.2 实验方法
    5.2 终轧变形量对管线钢析出相、显微组织及晶体学特征的影响
        5.2.1 终轧变形量对管线钢中析出相特征的影响
        5.2.2 终轧变形量对管线钢显微组织及晶体学取向的影响
    5.3 终轧变形量对管线钢氢扩散行为及氢致塑性损失的影响
        5.3.1 终轧变形量对管线钢中氢扩散行为的影响
        5.3.2 氢致裂纹起源与延伸的影响研究
        5.3.3 终轧变形量对管线钢氢致塑性损失的影响
    5.4 本章小结
6 轧后回火工艺对管线钢氢扩散及氢致塑性损失的影响
    6.1 实验材料与方法
        6.1.1 实验材料
        6.1.2 实验方法
    6.2 轧后回火温度对管线钢析出相、显微组织及晶体学特征的影响
        6.2.1 轧后回火温度对管线钢析出相特征的影响
        6.2.2 轧后回火温度对管线钢显微组织及硬度的影响
        6.2.3 轧后回火温度对管线钢晶界类型分布及晶体学特征的影响
    6.3 轧后回火温度对管线钢氢扩散行为及氢致塑性损失的影响
        6.3.1 轧后回火温度对管线钢中氢扩散行为的影响
        6.3.2 轧后回火温度对管线钢氢致塑性损失的影响
    6.4 本章小结
7 钒含量对X80级管线钢力学性能影响研究
    7.1 实验材料及方法
        7.1.1 实验材料
        7.1.2 实验方法
    7.2 不同钒含量管线钢的析出相、显微组织及晶体学特征
        7.2.1 管线钢中析出相特征研究
        7.2.2 管线钢显微组织及晶体学特征
    7.3 钒含量对管线钢低温冲击韧性的影响
        7.3.1 冲击断口形貌及韧脆转变温度研究
        7.3.2 冲击韧性及脆性断裂机理研究
    7.4 钒含量对管线钢强度和塑性的影响
    7.5 本章小结
8 结论及后期工作设想
    8.1 结论
    8.2 后期工作设想
9 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]回火温度对系泊链钢氢扩散行为的影响[J]. 苏令超,程晓英,张诗洋.  热加工工艺. 2018(08)
[2]合金元素和回火温度对管线钢组织与性能的影响[J]. 张清清,章传国,郑磊.  金属热处理. 2018(02)
[3]回火温度对X90管线钢焊接接头组织性能的影响[J]. 张军磊,杨眉,胡强,冯彬,黄少波,吴康,周志民.  材料导报. 2016(16)
[4]预变形对X90管线钢显微组织和力学性能的影响[J]. 黄少波,胡强,李沙沙,冯斌,吴康,张军磊,周志民,杨眉.  材料导报. 2016(10)
[5]超快冷下厚规格X80管线钢显微组织与力学性能[J]. 赵金华,胡文莉,王学强,康健,袁国,邸洪双.  材料热处理学报. 2016(05)
[6]TMCP工艺对高韧性X90管线钢组织性能的影响[J]. 牛涛,姜永文,李飞,朱国森,吴新朗,武军宽.  材料研究学报. 2015(12)
[7]超快冷工艺生产X90管线钢组织性能与析出行为[J]. 张鹤松,朱国明,康永林.  材料热处理学报. 2015(12)
[8]控轧控冷过程中X80级管线钢的组织演变[J]. 王小江,孙新军,李昭东,杨俊伟,李员妹,雍岐龙.  金属热处理. 2015(12)
[9]N80和3Cr油管钢在CO2驱油环境中的腐蚀行为[J]. 王珂,张永强,尹志福,吕雷,朱世东.  腐蚀与防护. 2015(08)
[10]超快冷工艺对高铌X80管线钢抗腐蚀性能的影响[J]. 周峰,吴开明.  材料工程. 2015(02)

博士论文
[1]X80管线钢塑性变形行为与损伤断裂机理研究[D]. 端强.北京科技大学 2016
[2]焊接接头中应力促进氢致裂纹形成理论分析与实验研究[D]. 张敬强.哈尔滨工业大学 2015
[3]第三代管线钢的焊接性能研究[D]. 李学达.北京科技大学 2015
[4]超快冷工艺生产高纲级管线钢的研究[D]. 周峰.武汉科技大学 2014
[5]氢在钢中的渗透特性及镀层阻氢渗透机理的研究[D]. 李勇峰.华东理工大学 2012
[6]X100管线钢强韧性控制与生产工艺研究[D]. 周平.东北大学 2012
[7]高钢级管线钢强韧性控制理论与工艺研究[D]. 周民.东北大学 2010

硕士论文
[1]热处理对A333Gr8钢管低温冲击韧性的影响[D]. 龚仁政.南华大学 2016
[2]HG785钢动态再结晶与应变诱导析出行为的研究[D]. 杨文钗.武汉科技大学 2015
[3]油管钢氢渗透特性及其对应力腐蚀开裂的影响[D]. 吴红梅.西南石油大学 2015
[4]高级别管线钢的显微组织及回火温度研究[D]. 鲁修宇.武汉科技大学 2012



本文编号：3449857