HIC氢致开裂腐蚀检测  HIC氢致开裂腐蚀检测

李睿/

耐蚀性是影响油气输送管线可靠性及使用寿命的重要因素，因此，管线钢在具有优异强韧性、良好焊接性能的同时，还应具有优异的耐蚀性。氢致开裂HIC（HydrogenInduceCrack）是由于金属材料吸收含水硫化物溶液中的氢而引起的。管线钢在湿H2S气体环境中，通过阳极反应（Fe→Fe2++2e）和阴极反应（［H+］+e→H），氢离子变成氢原子聚集在孔洞、晶界、相界、位错、析出物、夹杂物附近，形成氢分子产生氢压并形成应力场，使HIC裂纹产生。HIC可能在拉伸过程中成为裂 纹萌生的起点，导致钢的塑性降低［1］ 。夹杂物周围通常存在较大的晶格畸变，产生应力集中，更有利于氢的吸收和聚集，从而使裂纹萌生。因此，净化钢液减少夹杂物数量，控制夹杂物形态，可以提高钢的HIC抗力。HIC行为不仅依赖于钢的纯净度还与微观组织、化学成分有关，调整管线钢的合 金元素种类及含量，控制C、Mn等元素的含量在一定范围内，同时减少有害元素含量，可以提高钢 的HIC抗力。目前，随着偏远地区油气田的开发，许多石油和天然气中都含有H2S，因此，要求油气输送管线钢应具备抗HIC的性能。

抗HIC管线钢化学成分要求。管线钢在凝固过程中会产生P的富集，形成偏析带，造成性能下降，因此要求P的质量分数低于0．015%；S与Mn生成的MnS夹杂极易形成HIC，因此要 求S的质量分数低于0．002%［2］ 。过高的C、 Mn量会形成脆硬的马氏体/贝氏体板条，板条界成为 H的捕获点，易形成HIC裂纹。过高的C、 Mn还促进带状珠光体组织形成，同时Mn、P偏析形成带状组织， HIC易起源于上述带状组织。一般C的质量分数控制在0．06%以下， Mn的质量分数控制在1．4%以下。NayakaSS等［3］ 研究了比传 统管线钢含有更低C（0．02%～0．06%）和Mn（0．30%～0．50%）的抗HIC管线钢，由于较低的C、Mn含量，钢板无中心线偏析，同时抑制了MnS的生成，从而提高了抗HIC性能，该钢主要通过析出强化和晶粒细化保证强度达到X52级别。管线钢通过Nb、V、Ti的添加细化组织，提高强韧 性，同时提高了HIC抗力。在管线钢焊缝金属中含0．02%～0．05%Ti，有助于提高其韧性及HIC 抗力［4］ 。Ca可以改变夹杂物的形态，使夹杂物成球形，从而提高钢的抗HIC能力；Cu可以促进钝化膜的形成，减少H的侵入，阻止HIC的形成；Mo、Ni能促进晶粒细小均匀的针状铁素体的生 成，该组织具有优异的HIC抗力