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硫化氫環(huán)境中17-4PH鋼抗氫致開裂與應(yīng)力腐蝕開裂性能

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0
無錫不銹鋼材料在濕H2S環(huán)境中的腐蝕開裂時(shí)有發(fā)生,17-4PH是一種典型的馬氏體沉淀硬化型不銹鋼,其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度高、硬度高,耐蝕性能優(yōu)于普通馬氏體無錫不銹鋼,并可通過改變熱處理工藝調(diào)整強(qiáng)度級(jí)別。馬氏體相變和時(shí)效處理形成沉淀硬化相是其主要強(qiáng)化手段,由于其衰減性能好,抗腐蝕疲勞及疏水性強(qiáng),被廣泛應(yīng)用于海上平臺(tái)、渦輪機(jī)葉片、閥門、機(jī)械零部件等。本工作對(duì)17-4PH不銹鋼在硫化氫環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)力腐蝕與氫致開裂試驗(yàn),探索其耐硫化氫的適用范圍和條件,為石油化工設(shè)備構(gòu)件的安全運(yùn)行和維護(hù)提供依據(jù)。
本試驗(yàn)所用材料為17-4PH鋼,實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度1020MPa,屈服強(qiáng)度725MPa,伸長(zhǎng)率20%,斷面收縮率65%。熱處理方式為1050℃保溫60min,油冷,再經(jīng)630℃保溫5h,空冷。其化學(xué)成分見表1。
表1 17-4PH鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C
Mn
Si
P
S
Ni
Cr
Mo
V
Al
Nb
N
Cu
0.05
0.6
0.5
0.02
0.003
3.8
16.5
0.23
-
-
0.2
0.03
3.05
 
根據(jù)美國(guó)NACE標(biāo)準(zhǔn)研究了17-4PH鋼在酸性H2S水溶液中的抗氫致開裂(HIC)和應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)的性能,用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡(SEM)觀察了裂紋形貌,并結(jié)合理論分析了材料的致氫開裂與應(yīng)力腐蝕開裂行為。
    結(jié)果表明:標(biāo)準(zhǔn)NACE試驗(yàn)溶液中會(huì)產(chǎn)生氫致裂紋,試樣內(nèi)部微裂紋主要在晶界、夾雜等缺陷處成核并擴(kuò)展;標(biāo)準(zhǔn)C型環(huán)試樣在0.8σs的恒應(yīng)力作用下,浸泡于飽和硫化氫溶液中,720h內(nèi)3組試樣均發(fā)生斷裂,表明其SCC敏感性較大,試樣的宏觀裂紋由邊緣向內(nèi)部擴(kuò)展;掃描電鏡結(jié)果顯示,SCC斷口有明顯的脆性斷裂(解理斷口)特征,應(yīng)力腐蝕開裂是由HIC引起,且裂紋擴(kuò)展形式多為穿晶型。
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