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发布者：www.jmwfgc.com 发布时间：2016/7/25 阅读：891次 【字体：大 中 小】 |
直缝焊管特种设备许可证 摘要高频直缝焊接钢管在轧制、成型、焊接过程中，或在使用中有部分氢富集在焊管 表面或扩散到焊管金属内部，并以H，H+，H-，H2，金属氢化物，固溶体化合物，碳氢化合物，气 团等多种形式存在，从而产生氢致开裂。
1概述
高频直缝焊接钢管由于使用条件和环境不 同，以及随时间和客观条件的变化，加上本身的内 在缺陷，在一定时间内会出现不同形式的损坏。 如含有氢的焊接钢管，在足够高的外加应力或残 余应力作用下发生开裂，这种破坏形式，通常称为 氢致开裂。焊接钢管氢致开裂是由于氢扩散到金 属母体内部，以固溶态存在或以金属氢化物形式 存在，而导致焊管脆性断裂。它是焊管的一个潜 在破坏源。当焊管用于地下，埋入很深，在较高的 应力或压力下，有时在几个星期甚至几天内就可 能发生氢致开裂。
焊管氢致开裂的原因是由于接触氢气、腐蚀 反应或阴极化，这样导致氢原子进入焊管金属组 织内部，使焊管材质变脆。但是，焊管材质失去延 展性并不一定都会开裂。如果在焊管生产中对焊 管的焊缝和管母进行适当的在线或非在线热处 理，将氢从焊管母材内部赶出，这样，材质又会恢 复原有的强度。
2氢致开裂机理
2. 1氢的来源
氢来源于焊管裂缝内部微电池的阴极过程， 原子氢是阴极反应的产物，一部分原子氢还来不 及结合成分子氢，便向焊管金属内部扩散。焊管 发生氢致开裂的氢远远超出腐蚀反应所提供的 轧制、焊接，阴极充氢等过程导致金属内部含有过 量的氢;二是环境氢，即在氢气和含氢介质环境中 或者在腐蚀性环境、潮湿工业大气环境中工作吸 收的氢。
2.2位错氢致开裂
氢在焊管中以H，H+，H-，H2、金属氢化物， 固溶体化合物，碳氢化合物，气团等多种形式存 在。氢在高频直缝焊管中的分布是不均匀的，同 时也是不规则的，其主要富集在焊管应力集中的 位错处、微裂纹的尖端等缺陷处，并向拉伸应力集 中处扩散，如图1所示。
在实际使用中，焊管母材晶体中也存在大量 的位错，随外力作用而产生或移动，并随外界条件 的变化而变化。位错与氢致开裂有密切的联系， 大多数人常用溶解氢对位错滑移的干扰来说明氢 致开裂现象。在一定应力条件下，在役焊管晶体 中的位错产生滑移。在一定温度与应变速率范围 内氢原子的扩散速度与位错运动速度相适应时， 氢气团随位错运动而运动，但落后一定距离。这 样就使位错不能自由移动，使塑性流动困难，造成 焊管材质的局部硬化。只有在条件、环境及外力 作用下，才不断产生新的位错，使塑性变形不断进 行，在新的位错产生新的氢气团。当运动着的位 错与氢气团遇到如晶界等障碍时，便在该处形成 位错塞和氢气集结现象，在足够大的应力下，使焊 管产生裂纹，严重时并由此扩展长大。当焊管裂 纹长大并进入到贫氢区后，位错的移动恢复自由， 使焊管的母体或基体通过塑性变形使应力松驰，氢，其来源有两个方画一是内部的氢，即由冶炼、轧制、焊接，阴极充氢等过程导致金属内部含有过量的氢；二是环境氢，即在氢气和含氢气介质环境中或者在腐蚀、潮湿工业大气环境中工作吸收的氢。
2.2位错氢致开裂
氢在焊管中以H，H+，H-，H2、金属氢化物， 固溶体化合物，碳氢化合物，气团等多种形式存 在。氢在高频直缝焊管中的分布是不均匀的，同 时也是不规则的，其主要富集在焊管应力集中的 位错处、微裂纹的尖端等缺陷处，并向拉伸应力集 中处扩散，如图1所示。
在实际使用中，焊管母材晶体中也存在大量 的位错，随外力作用而产生或移动，并随外界条件 的变化而变化。位错与氢致开裂有密切的联系， 大多数人常用溶解氢对位错滑移的干扰来说明氢 致开裂现象。在一定应力条件下，在役焊管晶体 中的位错产生滑移。在一定温度与应变速率范围 内氢原子的扩散速度与位错运动速度相适应时， 氢气团随位错运动而运动，但落后一定距离。这 样就使位错不能自由移动，使塑性流动困难，造成 焊管材质的局部硬化。只有在条件、环境及外力 作用下，才不断产生新的位错，使塑性变形不断进 行，在新的位错产生新的氢气团。当运动着的位 错与氢气团遇到如晶界等障碍时，便在该处形成 位错塞和氢气集结现象，在足够大的应力下，使焊 管产生裂纹，严重时并由此扩展长大。当焊管裂 纹长大并进入到贫氢区后，位错的移动恢复自由， 使焊管的母体或基体通过塑性变形使应力松驰，此时裂纹停止扩展。直到氢原子在应力作用下重新在此集结后，裂纹才继续长大扩展。如此循环， 使裂纹一段一段向前扩展，最后造成脆性断裂。
2.3氢化物氢致开裂
在焊接钢管中氢化物型氢致开裂，主要是由 于原子氢扩散进入焊管后生成相应的脆氢化物造 成的。氢化物的形态，对氢致开裂会带来影响，如 薄片状氢化物具有较大的敏感性，因为这类氢化 物容易产生较大的应力集中。焊管氢致开裂的一 个特点是具有氢致开裂敏感性，焊管在外加应力 作用下，在出现裂缝之前有一段滞后时间，因此焊 管氢致开裂的事故常常在管件应力下经过一段时 间后才发生。滞后时间的长短与外加应力大小无 关，而是随着管坯中氢浓度的增高而缩短。滞后 时间表明了氢扩散到邻近裂纹核心的区域，并达 到开裂所需要的氢浓度所需要的时间。如氢与位 错相互作用机理所说，焊管在氢致开裂过程中，裂 纹传播不是连续的，而是先产生塑性变形，然后间 隙氢产生，原子扩散到变形所引起的缺陷区域，造 成焊管焊缝处某一局部硬化，使裂纹向前扩展，产 生氢化物氢致开裂。 天津帝一钢联钢管有限公司－业务销售电话：
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2.4硫化物破裂
直缝焊管在使用过程中，由于条件、环境限 制，有的焊管经常与含H2S的水接触，在这种使 用条件下，当初始裂纹形成后在应力与介质的共 同作用下，裂纹将不断扩展，但在实际中往往很难 区别氢致开裂与应力腐蚀开裂。焊管在硫化氢溶 液中的开裂，氢致开裂是一个主要原因。如在较 短时间内，几小时或几天内发生破裂是氢致开裂 引起的。只要稍有轻微的腐蚀，就会产生氢和的形成，促使大量的氢原子吸附在焊管表面，这样 在焊管的表面形成了较大的氢原子浓度梯度，加 速了氢向焊管内部的扩散。H2S引起焊管破裂通 常称为硫化物破裂。
3结语
综上所述，从高频直缝焊管氢致开裂机理看， 无论何种方式引起的氢致开裂，都具有相同的特 征，即断口形貌大多都是晶间开裂。从断裂口表 面看，氢致开裂与应力腐蚀开裂很相似，高频直缝 焊管在使用过程中，很难把两种情况区分开。但 是，如果采用外加电流的方法或其它方法，则能区 分这两种腐蚀破坏形式。阴极极化能控制应力腐 蚀，但它却使析氢反应加速，促进氢破坏。而阳极 极化，可促进阳极溶解过程的进行，使应力腐蚀开 裂加速，它对氢致开裂并无明显的影响。
尊敬的各位朋友：
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