Al-Ti复合脱氧镁/钙处理钢中夹杂物特征对腐蚀行为的影响

摘要

随着深海油田资源的开发，能源中氯离子/硫化氢气体的存在，使夹杂物诱导管线钢的腐蚀已严重危害到管道的安全/稳定/运行。本研究采用Al-Ti复合脱氧镁/钙处理调控夹杂物的特征，并降低其对腐蚀的危害。本文采用不同Al-Ti复合脱氧镁/钙处理脱氧方式，在真空感应炉中冶炼了四炉X80管线钢，采用控轧控冷+弛豫工艺对冶炼的管线钢进行了轧制，表征了铸态钢和轧制态钢中夹杂物的特征，NACE TM0284-2011 GB/T8650-2006标准下进行了氢致裂纹试验，自然浸泡腐蚀和电化学极化方式进行了点蚀试验，并探讨不同脱氧方式对钢中夹杂物特征的影响，探讨钢中夹杂物特征以及脱氧方式对X80管线钢氢致裂纹性能(HIC)和点蚀性能的影响。主要结论如下所示:
　　(1)不同脱氧方式下，铸态钢中夹杂物的特征明显不同，并且经过轧制后，轧制态钢中的夹杂物特征的变化也有差异。与铝脱氧钢相比，钛脱氧钢中夹杂物的数量相对较多，尺寸相对较小，变形率小的夹杂物数量较多，其更加有利于夹杂物的球形化。
　　(2)轧制态与铸态夹杂物特征比较发现，除了成分外，夹杂物的形貌、尺寸分布、数量以及形态有较大的区别;夹杂物的形貌由球形变成椭球形或长条形;夹杂物的数量减少了，平均尺寸呈现增大的趋势，大尺寸夹杂物的比例增大。
　　(3)氢鼓泡试验结果表示:镁处理钢的表面没有氢鼓泡，相反钙处理钢的表面有1-2个氢鼓泡，这是由于经过钙处理后一些夹杂物尺寸和变形性较大的夹杂物处在钢的表面下，诱导氢鼓泡所致;氢致裂纹敏感性试验发现:四炉钢样均对HIC不敏感，不仅钛脱氧钢和铝脱氧钢之间，而且镁处理钢和钙处理钢之间，在抗氢致裂纹性能方面，并未显示出差异，这是由于经过Al-Ti复合脱氧镁/钙处理后，MnS和Al2O3夹杂物的特征得到了控制所致;没有发现由单独或者异质形核析出的硫化锰以及氧化铝夹杂物引起的裂纹;氢致裂纹的敏感性与所有钢中尺寸细小(平均尺寸1μm)、分布分散夹杂物的数量（400个/mm2～800个/mm2）没有关系。
　　(4)点蚀试验结果表明:与钛脱氧钢相比，铝脱氧钢的自然腐蚀速度更快;与铝脱氧钢相比，钛脱氧钢的耐点蚀性能更强，与钙处理方式相比，镁处理钢的耐点蚀性能更强;夹杂物是钢中点蚀的诱发源，腐蚀首先在夹杂物与钢基体界面处形成。并且，夹杂物尺寸越大，其与钢基体界面上腐蚀的钢越多，腐蚀越严重。

目录

声明

摘要

绪论

第1章 文献综述

1．1 管线钢

1．1．1 管线钢的发展

1．1．2 管线钢主要性能要求

1．1．3 X80管线钢的应用

1．2 氢致裂纹

1．2．1 氢致裂纹的简介

1．2．2 氢致裂纹的影响因素

1．3 点蚀性能

1．3．1 点蚀的简介

1．3．2 点蚀的影响因素

1．4 氧化物冶金技术

1．4．1 氧化物冶金的概念

1．4．2 氧化物及脱氧剂的种类

1．5 研究的意义、内容及技术路线

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第2章 X80管线钢的试制及夹杂物特征

2．1 引言

2．2 试验的设备

2．3 试验材料及方法

2．3．1 试验材料及成分设计

2．3．2 试验方法

2．3．3 试样的准备

2．4 试验结果与讨论

2．4．1 试样钢的成分

2．4．2 铸态钢中夹杂物的特征

2．4．3 轧制态钢中夹杂物特征

2．4．4 铸态与轧制态夹杂物特征的比较

2．5 本章小结

第3章 夹杂物特征对氢致裂纹的影响

3．1 引言

3．2 试验材料及方法

3．3 试验结果及讨论

3．3．1 氢鼓泡

3．3．2 氢致裂纹

3．3．3 讨论

3．4 本章小结

第4章 夹杂物特征诱导点蚀的行为研究

4．1 引言

4．2 自然腐蚀试验

4．2．1 试验的材料及方法

4．2．2 试验结果与讨论

4．3 电化学极化试验

4．3．1 试验的材料及方法

4．3．2 试验结果与讨论

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目