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，其性能特點是強度高、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)整強度級別。馬氏體相變和時效處理形成沉淀硬化相是其主要強化手段，由于其衰減性能好，抗腐蝕疲勞及疏水性強，被廣泛應(yīng)用于海上平臺、渦輪機(jī)葉片、閥門、機(jī)械零部件等。本工作對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，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)件的安全運行和維護(hù)提供依據(jù)。
本試驗所用材料為17-4PH鋼，實測抗拉強度1020MPa，屈服強度725MPa，伸長率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試驗溶液中會產(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。