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1、第25卷 第5期焊接学报Vol.25No.52004年10月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONOctober2004国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹111,21 李云涛, 杜则裕, 陶勇寅, 熊林玉(1.天津大学材料科学与工程学院,天津 300072;2.河北石油 技术学院,河北廊坊 065000)摘 要:依据氢致裂纹(HydrogenInducedCracking,HIC)试验标准,针对国产X70管线钢及其焊缝进行了HIC性能的研究,同时分析讨论了夹杂物对HIC性能的影响。研究结果证明,焊缝抗HIC能力不因焊接过程中焊接接
2、头发生的一系列变化而比母材低;随着非金属夹杂物含量的增加,国产管线钢HIC敏感性增加。此外,夹杂物的形态和分布同样影响着管线钢的抗HIC性能。关键词:国产X70管线钢;焊缝;氢致裂纹;夹杂物中图分类号:TG457.6文献标识码:A文章编号:0253-360X(2004)05-104-05李云涛0 序 言尤其是铺设管线环焊部位是失效事故的多发位[5～8]置。由于焊接时管线钢经历着一系列复杂的非由于发展高强度级别管线钢,当强度要求相同平衡的物理化学过程,从而造成焊缝和热影响区的时,意味着高级别管线钢的管壁减薄,耐腐蚀安全性化学成分不均匀性、晶粒粗大、组织偏析等缺陷,使减少。耐腐蚀性是影响管道系统
3、可靠性及使用寿命焊接接头处的腐蚀抗力较低。然而,国产管线钢这的关键因素。它不仅造成油、气、水的泄漏损失、停方面的研究工作还很不够。工停产造成的损失、维修所带来的材料和人力上的为此,针对国产X70管线钢及其焊缝,采用HIC浪费,而且天然气管道因腐蚀引起的爆炸,威胁人身美国腐蚀工程协会(NACE)标准试验方法,研究了国安全、污染环境,后果极其严重。因此对管线钢不仅产管线钢HIC性能及其有关规律。提出具有高强度、高韧性、优良焊接性能的要求,而且还要提出抗氢致裂纹(HIC)性能方面的严格标准。1HIC试验HIC是输气主要管线失效形式之一。HIC是指酸性环境中的钢材因吸收腐蚀反应生成的氢,而使1.1HI
4、C的评估钢材内部产生的裂纹称为氢致开裂。HIC作为一种国际上普遍采用NACETM0284标准试验方缺陷存在于钢中对使用性能的影响至今尚无统一的[9]法进行HIC试验。中国关于HIC试验的国家标[1～4]认识。大量的研究和现场实践表明,这种不需准GB8650-1988《管线钢抗阶梯型破裂试验方外力而生成的HIC可视为一组轧制面上的面缺陷。[10]法》,也是等效于NACETM0284-84。由于,目前它对钢材的常规强度影响不大,但对韧性指标有影国内基本上采用NACE试验方法,文中的研究工作响,致使钢材的脆性倾向增大。[9]就是按照NACETM0284-96试验方法来评价管目前,西气东输工程已经启动
5、。该管道工程穿线钢的抗HIC性能。越长江,途经戈壁沙漠、横断山脉、江、河、湖、沼等复HIC的评定过程是按照试验目的截取试样,制杂地形。西气东输管道工程用钢管为X70级管线作金相试件,抛光后在金相显微镜(×100)下观察断钢,规格为<1016mm×(14.6～26.2)mm,其中螺旋面裂纹(有时为了使观察图像更清晰,采用浸蚀剂,焊管约占80%,直缝埋弧焊管约占20%,管线钢用例如:4%的硝酸酒精进行轻微的浸蚀),必要时可使量约170万t。焊接工艺是输气管道铺设的主要工用高倍显微镜,以帮助区别氢损伤裂纹、钢中夹杂及艺之一。现代化管线钢的发展是围绕着改进管线其它表面缺陷之间的差别。钢管的焊接性能,因
6、为在高压输送管线的焊接部位,在测量氢损伤长度和宽度时,凡间隔小于收稿日期:2004-01-120.5mm的裂纹均可以看作一个单纹,距边缘1.0mm之内的裂纹可以不涉及在内。对每个样品来源：河北美德钢管制造有限公司http://www.meidegg.com第5期李云涛,等:国产X70管线钢及其焊缝的氢致裂纹105HIC的评估(如图1所示),可用下列公式统计。表3 国产X70管线钢断裂韧度裂纹敏感率CSR(Cracksensitivityratio)Table3ToughnessofdomesticX70pipelinesteelsCSR={∑(a×b)/(L×T)}×100%。(1)-20℃夏
7、比冲击试验裂纹长度率CLR(Cracklengthratio)剪切面积SA(%)冲击吸收功AkV/JCLR=(∑a/L)×100%。(2)测试值平均测试值平均裂纹宽度率CTR(Crackthicknessratio)100100100100296296298297CTR=(∑b/T)×100%,(3)式中:a为裂纹长度(mm);b为裂纹宽度(mm);L为表4 选用的组合焊接材料的熔敷金属力学性能试
