《高強度系泊鏈鋼的氫脆與海水腐蝕疲勞機理研究》是依託上海大學，由程曉英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高強度系泊鏈鋼的氫脆與海水腐蝕疲勞機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程曉英
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
系泊鏈鋼是海洋工程裝備建設的關鍵材料，針對深海石油鑽井平台的要求而開發的R5系泊鏈鋼，強度大幅提高，氫脆敏感性會更加嚴重。因此，研究高強度系泊鏈鋼的氫脆與海水腐蝕疲勞性能很有必要。本項目通過高強度系泊鏈鋼的熱處理控制，系統研究碳化物的大小、分布、類型上的變化、殘餘奧氏體數量上的變化，並在納米尺度上研究Cr、P等合金元素在相中及其界面的分布、氫陷阱的分布等微細觀變化；結合該鋼在不同電解充氫條件下可擴散氫、陷阱氫、氫擴散係數等氫行為變化以及氫脆敏感性變化，在理論上建立組織與氫脆之間的關係；結合氫對裂紋萌生、擴展的影響，闡明氫脆與疲勞性能之間的關係；並結合該鋼在海水中腐蝕疲勞後可擴散氫、陷阱氫的變化，闡明組織對海水腐蝕疲勞中氫產生方面的作用；最後通過電解滲氫模擬氫原子進入高強度系泊鏈鋼的疲勞行為研究，以揭示高強度系泊鏈鋼在海水中的腐蝕疲勞機理，最終為高強度海洋工程用鋼開發、安全套用提供理論依據。
結題摘要
系泊鏈鋼是海洋工程裝備建設的關鍵材料，針對深海石油鑽井平台的要求而開發的R5系泊鏈鋼，強度大幅提高，氫脆敏感性會更加嚴重。因此，研究R5高強度系泊鏈鋼中的氫行為、氫脆、海水中的腐蝕行為及海水腐蝕疲勞性能都是非常重要的。本項目通過對已經研發的R5高強度系泊鏈鋼進行熱處理控制，即920°C+890°C、920°C、940°C淬火，560-640°C不同溫度的回火，系統研究碳化物的大小、分布、類型上的變化，晶界結構的變化以及位錯組態的變化，在納米尺度上研究C、Cr、Nb、V等合金元素在相中及其界面的分布、氫陷阱的分布等微細觀變化；結合該鋼在不同組織、不同電解充氫條件下可擴散氫、陷阱氫、氫擴散係數等氫行為變化以及氫脆敏感性變化，在理論上建立組織與氫脆之間的關係；結合該鋼在不同組織、不同pH值海水中的極化曲線、阻抗譜及失重等腐蝕行為，闡明組織與腐蝕性能之間的關係；電解充氫條件下結合氫對裂紋萌生、擴展的影響，闡明氫脆與疲勞性能之間的關係；最後通過電解滲氫模擬氫原子進入高強度系泊鏈鋼的疲勞行為研究，以揭示高強度系泊鏈鋼在海水中的腐蝕疲勞機理。得到重要的結果是：H在系泊鏈鋼的殘餘奧氏體中明顯聚集，而Cr的碳化物中很少聚集，Nb的碳化物中聚集氫的能力大大超過Cr的碳化物；不同碳化物位置（內部/邊界位置）捕獲氫的能力也有區別。回火溫度比淬火溫度對這種系泊鏈鋼力學性能、氫脆敏感性的影響要大。造成回火溫度對預充氫的氫脆敏感性不同的主要因素是位錯組態，即可逆氫陷阱，它也直接影響氫的擴散係數及相同充氫條件下的氫濃度。隨著回火溫度的升高，耐海水腐蝕性能有所提高，海水中慢拉伸的應力腐蝕性能也有所提高，與預充氫的氫脆敏感性規律一致；但回火溫度對海水中的疲勞壽命影響不大，這可能與動態充氫的氫脆敏感性有類似的規律，有待進一步的證實。通過本項目的研究，建立組織、腐蝕性能、氫脆敏感性及海水中腐蝕疲勞性能之間的關係，可以為高強度海洋工程用鋼開發、安全套用提供理論依據。
