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高強度注漿管用鋼40CrNiMoA和12CrNi9MoV的氫脆敏感性

發布時間:2019-04-11?? 點擊次數:103?? ??【關閉
Cr-Ni-Mo-V合金鋼因其兼具高強度和良好的塑性而得到廣泛應用,尤其作為注漿管用鋼,在惡劣復雜的海洋環境下,其力學性能及耐蝕性較好,在海洋工程裝備中得到了大量推廣和使用。
 
在Cr-Ni-Mo鋼中加入V元素,并提高Ni含量及降低碳含量,通過調質處理,不僅能夠保持鋼的高強度,還可以顯著降低材料的氫脆敏感性,具有十分重要的工程意義。以高強度注漿管用鋼12CrNi9MoV為研究對象,40CrNiMoA鋼為對比對象,以期為海洋工程用高強度注漿管的合理選材提供理論和數據支撐。
 
實驗用12CrNi9MoV鋼采用中頻爐冶煉成電極,并電渣重熔成鋼錠,最后鍛造成Φ50mm的棒材,而40CrNiMoA鋼經真空感應熔煉,并澆注成電極,再經電渣重熔精煉出鋼錠,同樣經鍛造開坯后軋成棒材。兩種試驗鋼的化學成分見表1。
 
40CrNiMoA和12CrNi9MoV鋼的熱處理工藝分別為淬火+回火(QT)和淬火+二次淬火+回火(QQ'T)。經熱處理后的40CrNiMoA和12CrNi9MoV鋼試樣分別在光學顯微鏡下觀察其顯微組織;在透射電鏡上進行微區觀察;在拉伸試驗機上進行常規力學性能測試;進行慢應變速率拉伸試驗;進行氫擴散系數、極化曲線等測定;在升溫脫氫分析設備上進行氫在鋼中的陷阱行為研究;試樣中氫含量的獲得采用陰極充氫方法。結果表明:
 
(1)12CrNi9MoV鋼經淬火+二次淬火+回火熱處理后,其綜合性能較好,能夠滿足高強度注漿管的使用性能要求。
 
(2)對于相同強度級別的40CrNiMoA和12CrNi9MoV鋼,氫在12CrNi9MoV鋼中的擴散能力較弱;由慢應變速率拉伸試驗可知,12CrNi9MoV抵抗氫致斷裂的能力較強。
 
(3)40CrNiMoA鋼中存在諸如碳化物強氫陷阱和晶格、位錯等弱氫陷阱;12CrNi9MoV鋼中存在諸如位錯、晶界等弱氫陷阱。在高強度注漿管應用中,強氫陷阱對注漿管的安全具有不利影響。
 
(3)在海水環境中,12CrNi9MoV鋼發生陰極析氫的傾向性較弱,綜合分析,低碳高鎳鋼更適合于低氫脆高強度注漿管的選材要求。
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