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微合金钢焊接裂纹的生长发育硫化物应力开裂条件.
微合金钢焊接裂纹的生长发育硫化物应力开裂条件
J.L. Albarran,H.F.洛佩兹和L·马丁内斯
(提交1997年8月27日,在1998年8月修订表格18)
在这项工作中,硫化氢应力腐蚀开裂(SSC)的易感性焊接API - 80管道进行了调查。为此,钢焊接进行了正常的轧制方向使用60°单V联合设计。经过焊接,结构紧凑修改楔开幕载荷(M WOL的)断裂力学标本加工和加载应用应力强度因子,碘化钾,27日至53兆帕√m。其次标本接触到硫化氢饱和人造海水每个的M-WOL的标本中,如焊缝金属在焊接过程中开发的典型显微,(西医),贱金属(BM)和热影响区(HAZ)。没有试图建立一个独特的KISCC裂纹逮捕,因为它的意义是不明确。定性,实验结果表明模式我装下碘化钾40.3兆帕√m仅贱金属区域进行南南合作。显然,积裂纹尖端阳极溶解开始的成长过程,但它是一个过渡氢致开裂。在55兆帕√m和类似的曝光时间下,裂纹应用碘化钾贱金属增长是不连续的,往往遵循的晶界。此外,HAZ的展出从相对较短的裂纹扩展推断至少SSC的易感性长度(0.829毫米)。在这种情况下,人们发现,裂纹路径是由于存在高度曲折针状铁素体和成品粮结构。被发现在SSC的最敏感条件焊缝金属裂纹长度可达4.2毫米的地方发展。在这种情况下,存在一个比较粗加上枝隔离树枝状结构提供了一个弱裂纹扩展路径。
(关键词: 裂纹的形成,微合金钢,显微,酸性气体环境中,应力腐蚀开裂)
1绪论
硫化氢应力腐蚀开裂(SSC)是一个广为人知的现象,往往导致失败,在管石油传输线,以及在其他油田设施。在一般情况下,这种退化模式已被归因于对生产硫化氢新生的氢反应与钢形成FeS的薄膜和新生氢。显然,从而产生氢气是无法有效地组合成气态氢和高的地区往往被金属吸收拉伸性质的内应力(1号)。在比较大的油现场安装,预计,焊接结构元件最终会接触到酸(H2S)气体环境。因此,焊接接头的性能下硫化氢条件下,需要进行密切监测,以便纳入它在焊接结构的设计。
在高强度低合金钢(HSLA)钢暴露变味气体环境中,SSC的组合通常发生敏感的微观结构和拉伸应力的存在(2号)。另外,暴露在无压力管道变味被称为环境氢脆又称氢致开裂(HIC)发生(3号,4)。因此,为了减少对环境的潜在开裂,腐蚀工程师协会(NACE)已制定了一系列指导方针(5号),如的NACE TM0177-90和NACE议员0175-92,SSC的环境下,以确保可接受的材料性能。在特别是,最大屈服强度690兆帕(3号)或硬度22 HRC(5号)已被确定为限制低合金钢。然而,NACE标准排名在酸性环境中的服务(6号),耐腐蚀合金新牌号的适用性有限。
HSLA钢的相对SSC易感性强通过热处理(7号,8),以及合金成分和残余元素的存在(9,10号)的影响。在特别是,非金属夹杂物,晶界偏析,沉淀,硬带似乎都影响整体钢易感性(11号)。
SSC的易感性高强度低合金钢预计将在焊接区域由于存在进一步增加非平衡阶段,隔离带,内部/残余应力(12号)。据报道(8号),酸性气体高焊接强度或硬度值的敏感性增加,残余应力促进SCC的焊缝metalHAZ地区暴露于酸性环境开裂,焊接超过1%的镍电极是要避免,尽量减少KISSC。因此,预热和postheat焊接处理经常使用,以减少内部/残余应力的影响,作为以及焊缝的硬度。弗雷泽和Metzbower工作(13号)表示,裂缝的发展在焊接地区的强烈影响,由此产生的焊接显微组织,诱导缺陷,残余应力。此外,onsoien等。(8号),SSC电阻焊接板可以改善焊后缓慢冷却。显然,缓慢冷却率,促进了铁素体的形成魏氏组织。在这些条件下,SCC门槛应力显着增加了60%至70%屈服强度(8号)。此外,裂纹扩展能率控制任何优惠晶界解散和重复膜破裂(10号)或连续事件有关裂纹主要核和联动裂纹尖端(14号)。
然而,进一步的工作是需要披露的活跃微裂纹的酸性环境,应力状态和焊接的微观结构(15)7号,功能的机制。目前的工作中进一步检查焊接性能管线钢暴露到南南合作环境。特别是,它调查的各种表现的相对敏感性微观结构,在焊接区域,以及贱金属(骨髓)。
2。实验过程
在这项研究中所用的材料是微管道钢API-80,根据的API5XL标准。表1给出了钢板的化学成分和焊接金属(西医)。焊接完成,手工电弧焊,正常滚动平面的方向,使用单-V的60°联合设计(图1a)。焊接前,电极在430℃退火,钢板预热200°C图1(b)所示的实验装置,涉及钢板进行焊接。根通,覆盖10毫米/秒,175 A。随后填料通行证覆盖7 mm / s和175一个,而盖一层被放置在4 mm / s和150 A。然后焊接,板在400℃退火1 h,然后在静止空气中冷却后的空气污染指数1104建议(16号)。焊接板的截面,然后
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