加入Cu对1470MPa级薄壁钢管在大气腐蚀下氢吸收和扩散的影响

摘要

对于高强钢当氢含量达到临界值时会导致氢脆，阐述了加入Cu对钢在大气腐蚀条件下氢吸收和扩散的影响，对1470MPa级低碳马氏体薄壁钢管进行了腐蚀试验，马氏体钢管含0．18％C，0．4％Si，1．5％Mn，0．15％Cu，0．01％Nb，与不含Cu钢管进行对比，由锈层的EPMA图结果知，Cu积聚在锈层与钢界面处，特别是在含0．15％Cu钢管大气腐蚀试验12年后的凹陷处底部更加明显，按照X射线近角组织吸收（XANES）光谱，Cu在锈层中的化合价主要为＋2价的Cu（0，OH，SO4），大气腐蚀试验后，0．15％Cu钢中平均和最大可扩散的氢含量低于无Cu钢，不扩散氢的数量大大高于可扩散的氢，根据扩散计算结果，氢的扩散非常快，长期腐蚀滞后作用对可扩散的氢含量影响很小，此外，短期腐蚀滞后主要决定可扩散氢浓度。Shimizu报道了Cu的化合价也可能为0和Cu积聚对氢致裂纹的抑制机理，在腐蚀试验过程中，锈层中的Cuy＋离子可以在显微阴极处以金属Cu的形式析出，结果作为氢的电化学反应位置，显微阴极的活性降低，根据相对湿度和锈层中水浓缩及PH值，Cu在析出物和Cu离子之间交替选择。