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掺氢环境中在役X60管线钢氢脆和疲劳性能研究
1
作者
费凡
魏仁超
+2 位作者
杨志文
冯敏
王修云
《材料保护》
2025年第3期147-154,共8页
随着在役天然气管道掺氢输送在氢能利用发展需求中的日趋迫切,在役管道材料将面临在氢气环境中运行的安全风险。为研究在役天然气管道在掺氢输送条件下的氢脆性能,以某在役天然气管道X60管线钢为研究对象,开展了管线钢在氢气环境中的慢...
随着在役天然气管道掺氢输送在氢能利用发展需求中的日趋迫切,在役管道材料将面临在氢气环境中运行的安全风险。为研究在役天然气管道在掺氢输送条件下的氢脆性能,以某在役天然气管道X60管线钢为研究对象,开展了管线钢在氢气环境中的慢应变速率拉伸测试及疲劳裂纹扩展测试,分析了氢对管材拉伸性能及疲劳性能的影响。结果表明:在总压6.4 MPa、掺氢比为5%的条件下,在役弯管X60钢的氢脆敏感性均较低,断口基本呈韧性断裂特征,5%的掺氢比不影响其断裂特征;而在同样的掺氢环境中,X60管线钢的疲劳裂纹扩展速率则受氢环境和裂纹尖端应力强度因子范围的影响,当应力强度因子范围高于某个特定值时,X60管线钢的疲劳裂纹扩展速率急剧增大,疲劳裂纹扩展模式由裂纹尖端塑性变形机制主导的韧性断裂转变为氢和循环载荷协同作用下脆性与韧性的混合断裂。X60弯管母材的氢脆敏感性和疲劳性能都将作为在役天然气管道掺氢输送的关键评价指标。
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关键词
X60管线钢
掺氢
慢应变速率拉伸测试
氢脆敏感性
疲劳裂纹扩展
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职称材料
L450钢在不同温度模拟土壤溶液中最大阴极保护电位
2
作者
程猛猛
廖臻
+8 位作者
马晓凤
陶文金
马愉
刘乐乐
翁祥
王银强
吴明浩
王晨
吕祥鸿
《天然气与石油》
2023年第1期104-112,共9页
为深入研究稠油高温管道的阴极保护规律,明确温度对最大阴极保护电位的影响,采用恒电位极化结合慢应变速率拉伸测试(Slow Strain Rate Test),分析了L450钢在不同温度模拟土壤溶液中的最大阴极保护电位。采用扫描电镜观测慢应变速率拉伸...
为深入研究稠油高温管道的阴极保护规律,明确温度对最大阴极保护电位的影响,采用恒电位极化结合慢应变速率拉伸测试(Slow Strain Rate Test),分析了L450钢在不同温度模拟土壤溶液中的最大阴极保护电位。采用扫描电镜观测慢应变速率拉伸测试试样的断面形貌,用X射线衍射分析试样表面沉积层组分。结果表明:在温度从20℃上升到60℃的过程中,施加相同阴极保护电位时,温度越高,氢含量和氢扩散速率越高,阴极析氢反应增强,更易导致氢脆现象发生;随着温度升高,断面收缩率损失系数越大,L450钢氢脆敏感性增强,最大阴极保护电位负向移动,从-1 200 mV(CSE)降低到-1 400 mV(CSE);增大施加阴极保护电位,拉伸断口形貌从典型韧性断裂向脆性断裂特征转变;而当温度升高至80℃时,溶液中Ca^(2+)离子与Mg^(2+)离子在L450钢表面形成沉积层,降低了氢扩散速率,因此L450钢试样断面收缩率损失系数较小,断口为明显的韧性断口形貌,不具有明显氢损伤敏感性,此时,L450钢的最大阴极保护电位不应超过-1 500 mV(CSE)。研究结果可用于评价管道运行环境的阴极保护准则,特别是高温运行管道的阴极保护准则。
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关键词
慢应变速率拉伸测试
最大阴极保护电位
断面收缩率
恒电位极化
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职称材料
题名
掺氢环境中在役X60管线钢氢脆和疲劳性能研究
1
作者
费凡
魏仁超
杨志文
冯敏
王修云
机构
国家管网集团北京管道有限公司
安科工程技术研究院(北京)有限公司
出处
《材料保护》
2025年第3期147-154,共8页
文摘
随着在役天然气管道掺氢输送在氢能利用发展需求中的日趋迫切,在役管道材料将面临在氢气环境中运行的安全风险。为研究在役天然气管道在掺氢输送条件下的氢脆性能,以某在役天然气管道X60管线钢为研究对象,开展了管线钢在氢气环境中的慢应变速率拉伸测试及疲劳裂纹扩展测试,分析了氢对管材拉伸性能及疲劳性能的影响。结果表明:在总压6.4 MPa、掺氢比为5%的条件下,在役弯管X60钢的氢脆敏感性均较低,断口基本呈韧性断裂特征,5%的掺氢比不影响其断裂特征;而在同样的掺氢环境中,X60管线钢的疲劳裂纹扩展速率则受氢环境和裂纹尖端应力强度因子范围的影响,当应力强度因子范围高于某个特定值时,X60管线钢的疲劳裂纹扩展速率急剧增大,疲劳裂纹扩展模式由裂纹尖端塑性变形机制主导的韧性断裂转变为氢和循环载荷协同作用下脆性与韧性的混合断裂。X60弯管母材的氢脆敏感性和疲劳性能都将作为在役天然气管道掺氢输送的关键评价指标。
关键词
X60管线钢
掺氢
慢应变速率拉伸测试
氢脆敏感性
疲劳裂纹扩展
Keywords
X60 pipeline steel
hydrogen blending
slow strain rate tensile test
hydrogen embrittlement sensitivity
fatigue crack propagation
分类号
TG142.1 [金属学及工艺—金属材料]
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职称材料
题名
L450钢在不同温度模拟土壤溶液中最大阴极保护电位
2
作者
程猛猛
廖臻
马晓凤
陶文金
马愉
刘乐乐
翁祥
王银强
吴明浩
王晨
吕祥鸿
机构
中国石油新疆油田油气储运分公司
西安石油大学材料科学与工程学院
出处
《天然气与石油》
2023年第1期104-112,共9页
基金
国家自然科学基金青年项目“W/B4C纳米多层涂层的界面结构和强韧化机理研究”(51902254)。
文摘
为深入研究稠油高温管道的阴极保护规律,明确温度对最大阴极保护电位的影响,采用恒电位极化结合慢应变速率拉伸测试(Slow Strain Rate Test),分析了L450钢在不同温度模拟土壤溶液中的最大阴极保护电位。采用扫描电镜观测慢应变速率拉伸测试试样的断面形貌,用X射线衍射分析试样表面沉积层组分。结果表明:在温度从20℃上升到60℃的过程中,施加相同阴极保护电位时,温度越高,氢含量和氢扩散速率越高,阴极析氢反应增强,更易导致氢脆现象发生;随着温度升高,断面收缩率损失系数越大,L450钢氢脆敏感性增强,最大阴极保护电位负向移动,从-1 200 mV(CSE)降低到-1 400 mV(CSE);增大施加阴极保护电位,拉伸断口形貌从典型韧性断裂向脆性断裂特征转变;而当温度升高至80℃时,溶液中Ca^(2+)离子与Mg^(2+)离子在L450钢表面形成沉积层,降低了氢扩散速率,因此L450钢试样断面收缩率损失系数较小,断口为明显的韧性断口形貌,不具有明显氢损伤敏感性,此时,L450钢的最大阴极保护电位不应超过-1 500 mV(CSE)。研究结果可用于评价管道运行环境的阴极保护准则,特别是高温运行管道的阴极保护准则。
关键词
慢应变速率拉伸测试
最大阴极保护电位
断面收缩率
恒电位极化
Keywords
Slow Strain Rate Test
Maximum cathodic protection potential
Reduction of area
Potentiometric polarization
分类号
TE988.2 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
掺氢环境中在役X60管线钢氢脆和疲劳性能研究
费凡
魏仁超
杨志文
冯敏
王修云
《材料保护》
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
L450钢在不同温度模拟土壤溶液中最大阴极保护电位
程猛猛
廖臻
马晓凤
陶文金
马愉
刘乐乐
翁祥
王银强
吴明浩
王晨
吕祥鸿
《天然气与石油》
2023
0
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职称材料
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