管線鋼氫致開裂成因及控制

管道在油氣輸運(yùn)中起著相當(dāng)重要的作用。隨著輸送油氣的管道口徑增大、輸送壓力升高，能源行業(yè)對高強(qiáng)度、高壓力管線鋼需求越來越大，運(yùn)行的管線會途經(jīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，其服役的安全性受到越來越多的重視。

當(dāng)管道暴露在酸性或富含H2S氣體的濕潤環(huán)境中，因腐蝕生成的氫會滲入鋼基體中，并在鋼中缺陷部位聚集，隨時間積累，從而使鋼表面形成階梯狀裂紋擴(kuò)展，這種因氫而引起的延遲開裂稱為氫致開裂。

1、成因

世界各地不斷出現(xiàn)相關(guān)報道，管道發(fā)生的多起失效事故中多數(shù)是由應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）和氫損傷引起的。而現(xiàn)在大量研究表明氫會促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生，氫致開裂為一種隱蔽性高、危害性極大的環(huán)境致裂形式。

引起管線鋼氫致開裂的氫有兩種來源，一種來自于內(nèi)氫，即氫是在冶金制作階段遺留在管道中；一種是來自外氫，由于管道表面與腐蝕環(huán)境接觸，電離出的氫離子在得到電子后轉(zhuǎn)變成氫原子滲透到鋼中。管線鋼中微空隙、位錯、偏析物及非金屬夾雜等是氫陷阱，在氫擴(kuò)散過程中將氫捕獲，進(jìn)而為氫致開裂的發(fā)生創(chuàng)造條件。

2、控制措施

氫致開裂作為危害極大的氫損傷模式，影響因素主要有材料因素、應(yīng)力因素和環(huán)境因素。材料因素有鋼的顯微組織、化學(xué)成分和夾雜物等；應(yīng)力影響因素主要是各種殘余應(yīng)力及外加應(yīng)力；環(huán)境因素有接觸的介質(zhì)壓力、成分、溫度以及載荷特點(diǎn)等。

管線鋼發(fā)生HIC開裂主要受鋼的材料因素、應(yīng)力因素和服役環(huán)境影響，這就需要在整個加工過程中采用科學(xué)合理的熱處理措施，盡可能使生成的顯微組織均勻分布，減少鋼中各類偏析物及非金屬夾雜物，并減少鋼中殘余應(yīng)力，還要在實際環(huán)境中采取必要措施，有效降低鋼的HIC敏感性。