16mn精密鋼管材料的抗氫致裂紋

　　16mn精密鋼管材料的抗氫致裂紋    無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣。隨著硫化氫腐蝕問(wèn)題的日益嚴(yán)重，抗硫無(wú)縫管線管的研制迫在眉睫,，而抗硫性能的好壞是關(guān)鍵。探討了影響抗氫致裂紋（HIC）性能的介質(zhì)與材料因素,，認(rèn)為Cu、Ni的加入可以提高無(wú)縫管線管材料的HIC性能,，降低鋼中的S含量,，經(jīng)噴硅鈣粉處理還可降低氫鼓泡的敏感性,。
　　
　　隨著石油和天然氣開采的日益深入，開采條件復(fù)雜且處于含硫環(huán)境的油氣井越來(lái)越多,，硫化氫腐蝕問(wèn)題非常尖銳,。近年來(lái),，國(guó)內(nèi)外對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的需求不斷增加,。無(wú)縫管線管主要用于井口附近輸送高壓油氣，是采用無(wú)縫管生產(chǎn)方式制造的沒有焊縫的鋼管,。本文擬對(duì)抗硫無(wú)縫管線管的研制作一討論,。
　　
　　1 試驗(yàn)方法
　　
　　根據(jù)ISO3183標(biāo)準(zhǔn)，采用浸入法,，在實(shí)驗(yàn)室冶煉7爐1 t鋼錠，經(jīng)過(guò)鍛造,、穿孔,、頂管及張減制造成管,，在鋼管上截取20 mm×100 mm×5 mm板厚或管厚試樣,，將其浸入按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定配置的溶液中，96 h后取出并垂直軋向取截面,，用金相法計(jì)算3個(gè)參量（裂紋長(zhǎng)度率CLR,、裂紋厚度率CTR、開裂敏感率CSR），以此來(lái)比較抗氫致裂紋（HIC）敏感性,。
　　
　　2 影響HIC性能的因素
　　
　　2.1 介質(zhì)因素
　　
　　1） pH值,。大量的研究結(jié)果表明，在pH為1～6的范圍內(nèi),，氫鼓泡的敏感性隨pH的增加而降低,，當(dāng)pH＞6時(shí)，則不發(fā)生氫鼓泡［1］,。
　　
　　2） H2S濃度,。硫化氫的濃度愈高，則氫鼓泡的敏感性愈大,。
　　
　　3） 氯離子,。在pH 值為3.5～4.5 的范圍內(nèi)，Cl-的存在,，使腐蝕速度增加,，氫鼓泡的敏感性增加。
　　
　　4） 溫度,。25℃時(shí)CLR最大,，氫鼓泡的敏感性最大。低于25℃時(shí),，升溫使腐蝕反應(yīng)及氫擴(kuò)散速度加快,，從而氫鼓泡的敏感性增加。而高于25℃以后,，由于H2S濃度的下降,，反而使氫鼓泡的敏感性下降。
　　
　　5） 時(shí)間,。試驗(yàn)采用96 h作為對(duì)比,，一般情況下隨試驗(yàn)時(shí)間的增加，腐蝕程度趨向嚴(yán)重,。
　　
　　2.2 材料因素
　　
　　2.2.1 化學(xué)成分的影響
　　
　　在實(shí)驗(yàn)室冶煉了一輪根據(jù)不同級(jí)別設(shè)計(jì)的鋼種,，具體成分見表1，并對(duì)其進(jìn)行HIC浸泡試驗(yàn),。從浸泡后的試樣表面觀察,，B2、B6,、B7的鼓泡面積明顯多于B9,、B10，裂紋敏感性指標(biāo)結(jié)果見表2,。從表2 可看出,，B2,、B6、B7 的抗HIC 性能明顯劣于B9,、B10,。表1 中B2、B6,、B7 鋼種不含Cu,、Ni，而B9,、B10 鋼種則含有Cu,、Ni。由此可見,，Cu,、Ni 的加入，使腐蝕產(chǎn)物在鋼的表面形成了保護(hù)膜,，抑制了表面的腐蝕反應(yīng),，從而降低氫的逸出，減少了氫從環(huán)境中進(jìn)入鋼的基體,，降低氫鼓泡敏感性,，增加了抗HIC 的性能，這與Oriani 的研究結(jié)果［2］ 非常吻合,，而且Oriani 還指出只有加入0.2 %的Ni 及大于0.2 %的Cu才能產(chǎn)生效果。