的延长，材料中可扩散氢含毕业设计论文第页量逐渐增加，充氢时间达到时，材料中的可扩散氢含量基本饱和,再延长充氢时间,氢含量的增幅很小。由图可见当充氢时间不变时，随着充氢电流密度的增大，材料中可扩散氢含量逐渐增加，充氢电流密度达到时，材料中的可扩散氢含量基本饱和，再增大充氢电流密度，氢含量的增幅很小。随着电流密度的增加以及充氢时间的延长，材料对氢的敏感程度加大。这是因为在电化学充氢试验中，溶液中的获得电子形成氢原子吸附在材料表面，即在作为阴极的试样表面上形成化学位梯度，充氢电流密度的变化以及充氢时间变化决定了化学位梯度的变化，增大充氢电流密度以及延长充氢时间，阴极表面的氢浓度就上升，进入材料内部的氢含量就较高。充氢时间氢质量分数的倍充氢电流密度氢质量分数的倍图氢的质量分数随充氢时间变化图氢的质量分数随充氢电流密度变化两种不同情况下试样吸收氢含量的比较两种条件下试样电化学充氢，试样所用溶液及体积相同，试样有效面积相同，主要区别在于种是固定充氢电流密度，改变充氢时间种是固定充氢时间，改变充氢电流密度。第种情况下随着充氢时间的延长，试样表面产生的气泡逐渐增多且大，扩散到试样中的氢含量逐渐增多，但增加的越来越缓慢，最后基本达到个饱和值第二种情况下随着充氢电流密度的增大，试样表面产生的气泡同样逐渐增多且大，扩散到试样中的氢含量逐渐增多，增加的也越来越缓慢，最后基本达到个饱和值。通过对比可知，两种情况下试样对氢的敏感程度基本相同，达到的饱和值也基本相同。毕业设计论文第页第三章结论本文研究了在不同充氢电流密度和充氢时间的条件下，管线钢中可扩散氢的含量，其研究结果如下当充氢电流密度不变时，随着充氢时间的延长，材料中可扩散氢含量逐渐增加。当充氢时间不变时，随着充氢电流密度的增大，材料中可扩散氢含量逐渐增加。充氢时间不变充氢电流密度达到时，材料中的可扩散氢含量基本饱和。充氢电流密度不变时，充氢时间为时，材料中的可扩散氢含量基本饱和。随着电流密度的增大和充氢时间的延长，材料表面的气泡多且大参考文献李鹤林天然气输送钢管研究与应用中的几个热点问题石油管工程应用基础研究毕业设计论文第页论文集石油工业出版社,虞明全种电炉钢液的高效脱氢方法工业加热,方丙,张雁，蔡庆伍，谢广宇显微组织对管线钢抗性能的影响腐蚀科学与防护技术周琦管线钢在硫化氢水溶液中的台阶状氢致开裂分析金属热处理毕业设计论文第页高强管线钢在近中性溶液中的应力腐蚀开裂中国科学院金属研究所博士学位论文,张远生腐蚀破坏事故例北京化学工业出版社,潘家华，关于西气东输工程中管道止裂问题的思考，油气储运王荣，波动载荷下管线钢裂纹扩展特性研究，机械工程材料毕业设计论文第页高桦，薛礼觉，复合型氢致开裂的研究，金属学报，高桦，曹卫杰，连续充氢条件下钢的复合型氢致开裂，中国腐蚀与防护学报和控制冷却工艺的应用，可以保证得到细小组织。因此，以针状铁素体和粒状贝氏体为主要组织的级管线钢具有较高的抗拉强度和屈服强度。同时，针状铁素体管线钢具有良好的焊接性能，其抗应力腐蚀氢诱发裂纹的能力也较高，较小的重叠尖锐组织为针状铁素体在扫描电镜下可以发现管线钢显微组织体现出了典型的针状铁素体特征晶界方向不，且相互交割，晶粒细化明显。放大观察倍数后可以看到晶界上也有大量的位错塞积析出粒子分布较为均匀，对针状铁素体板条上的高密度位错起到了钉扎作用，提高了钢的强度管线钢的强韧性随着油气管道运行压力与管径的不断增加，管道发生爆裂的风险也越来越大。同时，毕业设计论文第页随着在土质不稳定区不连续区及地震带等地质情况复杂地区和高寒地区铺设的管道越来越多，对于管线钢的应变硬化能力抗侧向弯曲能力的要求也越来越高，因此管线钢必须具有很好的低温韧性。天然气管线压力的提高和对管线钢韧性提高的要求，促使人们寻找获得更有效的强度和韧性的组织结构。现已成功研制了针状铁素体管线钢,在提高其强度的基础上，可大幅度提高韧性。针状铁素体管线钢的组织也并不是的针状铁素体，而是以针状铁素体为主的混合组织。针状铁素体又称板条贝氏体铁素体，在组织中成簇出现，构成板条束,每个板条束由若干个铁素体板条组成，板条间为小角度晶界，板束间为大角度晶界。管线钢中，影响氢致开裂的主要组织是珠光体带状组织。因为氢致裂纹般易沿珠光体带状组织扩展，因此，减少带状组织珠光体的含量,相应地增加针状铁素体的含量，可以提高管线钢的抗能力。图管线钢显微组织。图管线钢倍金相组织管线钢中的氢影响管线钢中氢含量的因素分析相关资料表明，影响钢中氢含量的因素有原辅材料带入的氢如铁水含氢废钢表面的铁锈铁合金中的氢和水分石灰增碳剂脱氧剂覆盖剂保护渣等渣料中的水分等冶炼过程的增氢量设备漏水或电极喷淋水出钢过程及冶炼过程与大气接触增氢喂丝过程钢水裸露增氢等过程的脱氢效果等。由于废钢铁水及铁合金等辅助材料带入的氢是不可避免的，目前考虑到成本因素，大部分钢厂对铁合金等辅助材料未进行烘烤，故生产此类钢种只能考虑通过减少精炼渣及石灰的加入量来减毕业设计论文第页少原辅材料带入的氢。其次，电弧炉冶炼过程的电极喷淋水开启过大水冷件漏水或氧枪漏水也是影响此类钢种前氢含量高的主要因素之。在炉，提高抗及管线钢过程的脱氢效果，并减少后增氢是控制此类钢种精炼终点氢含量的重要因素。管线钢中氢腐蚀机理干燥的硫化氢并不会腐蚀金属,只有在湿硫化氢环境中金属才会发生腐蚀。在湿硫化氢环境中将按照以下步骤进行石油天然气中的水附着于管线钢的内表面,硫化氢在水中形成硫和氢的离子夺取的正电荷,成为及原子，形成硫化铁,硫化铁为红褐色物体,附着于管的内表面原子体积很小,根据分压大小向钢中扩散原子首先聚集于非金属夹杂物气孔及偏析中在存留处,原子变成氢气分子,体积增大倍，体积增大过程中,存留处压力急剧增加,如超过金属起裂应力时会造成裂纹扩展如存留处在管内表面,则形成鼓泡如在内部则形成平行于金属表面的裂纹,这些裂纹通常成阶梯。管线钢氢腐蚀致开裂的危害可见，油气输送管线在国计民生中发挥着重要的作用。但是，由于管道内部输送介质和外部埋地土壤的腐蚀，管道经常发生泄漏和断裂事故。多年来，人们在采用防护涂层和阴极保护等措施以减少埋地管道腐蚀事故的发生方面，取得了定的进展，但由于埋地管道腐蚀涉及的影响因素复杂多变，仍然有腐蚀失效事故的发生，同时又有新的管道腐蚀问题不断出现。尤其管线钢的应力腐蚀开裂已经成为威胁管道安全完整运营的主要损伤形式之，引起了人们的特别关注。例如，年月美国的路易斯安那州发生了世界第例长输管线的失效，导致输送气体的泄漏而引发大火。我国四川输气网在年间，由于管道腐蚀开裂导致的爆炸燃烧事故起，其中年威成管线由于应力腐蚀开裂引起的大爆炸燃烧事故的直接经济损失达万，伤亡人，给社会造成了严重的经济损失,。年至年的年时间内，在加拿毕业设计论文第页大的北安大略省发生了起管道应力腐蚀开裂事故，之后的年和年又相继发生了起管道的应力腐蚀开裂事故。这引起了加拿大能源局的重视，组成调查组对加拿大境内的管线进行了全面的调查。结果显示从年发现管线存在应力腐蚀开裂以来到年共发生了起应力腐蚀开裂事故，其中起造成严重致开裂分析中指出，钢中的含量及其偏析程度，与钢的氢致开裂密切相关。等在含量及其夹杂物分布对影响的研究中指出，敏感性与微观组织有关，裂纹更易在塑性较差的组织处形核与扩展。般认为，氢致裂纹容易在钢中的氢陷阱如夹杂物位错空隙及晶界等处萌生。在排除试样本身因素影响外，从电化学充氢实验获得的管线钢中氢含量对裂纹的影响可以直观分析和对比环境因素的差异。但很少看到有关管线钢这方面的研究。因此，本文采用电化学方法充氢，进而研究氢在管线钢中在不同条件下对氢吸收的影响，为后面的耦合实验提供理论依据和数据支持。毕业设计论文第页试验方法实验材料本实验均采用我国自行生产的管线钢。管线钢的化学成分和力学性能分别见表和表。表管线钢化学成分质量百分比，表管线钢力学性能屈服强度最大拉伸强度延伸率本实验还需要的实验器材及用品电位仪电火花数控线切割机床无水乙醇甘油蒸馏水量筒绳样品加工和准备先将管线钢用电火花数控线切割机床切割成的样品，再将样品宽的方向上切条深为的裂纹，最后分别用砂纸由粗到细逐级打磨样品表面，得到的样品如尺寸及形状如图所示。毕业设计论文第页图初始样品电火花数控线切割机床原理数控电火花线切割机床是利用电火花原理，将工件与加工工具作为极性不同的两个电极，作为工具电极的金属丝铜丝或钼丝穿过工件，由计算机按预定的轨迹控制工件的运动，通过两电极间的放电蚀除材料来进行切割加工的种新型机床。实验方案及过程电化学充氢在型恒电位仪上进行，电解液采用溶液。将试样用防水胶带缠好，使其有效面积为，并用铜导线缠好，将准备好的试样置于电解液中，试样为阴极，铂片为阳极，采用恒电流方法对试样进行电化学充氢。充氢设备如图。图充氢设备示意图电化学充氢的试样分成两组组在固定充氢电流密度时，分别充氢，研究在相同充氢电流密度下,充氢时间对氢吸收的影响另组试样充氢电流密度分别为充氢时间，研究在相同充氢时间下，充电流密度对氢吸收的影响试样。以固定充氢电流密毕业设计论文第页度，充氢小时为例。充氢前如图，充氢过程中如图，充氢后如图以及从烧杯取出时如图试样变化。图充氢前试样图充氢过程中试样图充氢后试样图从烧杯中取出后试样充氢完毕后，用蒸馏水清洗干净，用排油集气法测定钢试样中的氢含量。将充氢的试样放入量筒中，并用塑料密封读取甘油的液面高度,在恒温放置后，再读取甘油液面高度，由两次甘油液面差计算排出氢的体积。则试样中可扩散氢含量质量分数，由公式计算式中为为实验环境气压为大气压为试验温度为试样质量为氢气密度为扩散氢的体积，毕业设计论文第页实验结果与讨论实