《Ni对低合金钢抗SSCC的影响》.pdf

维普资讯 · 22 · 世 界 钢 铁 2003年第 6期 Ni对低合金钢抗 SSCC 的影响 (中)赵鹏 (宝山钢铁股份有限公司) 摘要 通过理论分析和试验研究 ，从钢 中Ni含量和硬度入手，分 Ni≤2％和 HRC~22，Ni≤2％和 HRC22，Ni 2％三种情况 ，详细探讨 Ni对低合金钢抗 SSCC的影 响。研究结果表明，当Ni≤2％、HRC~22 时 ，经过适 当 的热处理 (如二次回火)，含 Ni钢抗 SSCC能力可达到等同于非 Ni钢水平 ；当 Ni≤2％、HRC22 时 ，含 Ni钢抗 SSCC能力低于非 Ni钢的原因是含 Ni钢的析氢过 电位低 ，促进 了阴极析氢，导致更多的氢进入钢中。使钢 中可 扩散的氢浓度增加 ，造成钢的 SSCC抗力下降；当Ni2％时 ，含 Ni钢抗 SSCC能力降低的原因是 ，随着 Ni含量 的提高 ，钢的比例极限降低 。低 Ni钢在弹性应变条件下发生 SSCC失效 ，高 Ni钢则在塑性应变条件下发生 SSCC失效 。 关键词 Ni低合金钢 SSCC 1 1I可言 H2S{ HS一+H 20世纪 50年代初 ，自加拿大阿尔伯达地 区 HS一{s2一+H 含 H2S气 田发生大量管柱断裂失效事故 []以来 ， 氢离子形成溶解质子： 各 国学者对石油用钢 的 SSCC(硫化物应力腐蚀开 H2S+H {H30 裂)行为 以及对提高钢 的 SSCC抗力进行了深入 溶解质子在阴极区放电产生吸附氢原子 ： 的研究，进而推动 了石油工业和钢铁工业 的发展 。 2H30 +2e_+2Hads+2H20 大量的研究结果表 明，SSCC抗力与钢 的化学 阳极反应为 ： 成分及热处理工艺有关。在化学成分中，特别值 Fe2 +2e 得指出的是 Ni的影响。众所周知，Ni对于提高钢 阳极反应产物为： 的淬透性和韧性 (特别是低温韧性 )十分有益，但 Fe2 +s2一一FeS Ni对低合金钢抗 SSCC性能的影 响却引起很大的 阳极反应 产物还有其它 种类 的硫 化铁 ，如 争议 。许多学者认为_2 J，Ni对低合金钢抗 SSCC 2、Fe3S4等 。 的有害影响十分显著，即使 钢 的硬度低 于 HRC 根据不同的机理，吸附氢原子可 以产生 以下 22，钢 中 Ni含量也不应超过 1％。这一观点体现 反应 ： 在 NACEMR0175(油田设备耐硫化物应力腐蚀破 Hads+Ha凼一H2T 裂的金属材料》中_5J。另一些学者则持相反 的观 H30 +Hds+e—H2t+H20 点 ，如 Snape认 为 6【l，Ni对低合金钢 SSCC有害影 Hads— Habs 响的原因是 Ni降低钢 的 Ac】相变点，而 回火温度 其 中，s2一是有效的 “毒化剂 ”，使 阴极反应析 超过该相变温度时 ，易生成未 回火马 氏体 。本文 出的氢原子不易形成氢分子逸 出，而在钢 的表面 通过理论分析和试验研究 ，从 Ni含量和硬度人 富集并继续进入钢中。 手，依照 Ni≤2％和 HRC≤22，Ni≤2％和 HRC 在未施加应力的条件下 ，氢在化学势作用下 22，Ni2％三种情况，详细探讨 Ni对低合金钢抗 通过晶格畸变扩散 。组织成分 中的结构缺陷 ，如 SSCC的影 响。 晶界 、位错 、非金属夹杂、显微孔隙等都是氢的陷 阱。这些陷阱的存在 ，使氢的溶解度增加 ，有效扩 2 理论背景 4【、7