论文部分内容阅读
由于Q345R钢具有良好的机械加工和经济性能,在中低压力容器的制造中得到广泛使用。焊接是生产这类压力容器的主要工艺,并且焊接接头的质量对整个焊接工艺好坏的评定起着至关重要的作用。但在实际生产过程中,由于焊接本身所固有的速冷、局部过热以及添加焊接材料等特性,焊接接头中经常可以观察到少量缺陷,如凹坑、气孔、夹渣的存在。有时考虑到经济成本等问题,经安全性能评估后可以允许少量焊接缺陷的存在。虽然这些微小的焊接缺陷对材料的机械性能影响不大,但是当其暴露在湿硫化氢环境中,极有可能诱发应力腐蚀破裂,导致材料发生脆性断裂,对企业的安全生产造成巨大的威胁。因此,本文针对上述问题,采用慢应变速率拉伸,楔形张开加载预裂纹应力腐蚀试验和预裂纹(CT)拉伸等试验方法来研究含缺陷的Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境下应力腐蚀开裂敏感性。本文研究结果如下:(1)在初始浓度分别为204和612mg/L的湿H2S环境中,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)得出:所有SSRT试样的应力腐蚀敏感性指数F(A)均高于35%,Q345R钢焊接接头随着焊缝区试样凹坑半径的不断增大,其对应的应力腐蚀敏感性指数F(A)逐渐减小,缺口试样的应力腐蚀敏感性指数F(A)均高于无缺口试样,相同缺口半径的SSRT试样,在初始浓度为612mg/L湿H2S环境中的应力腐蚀敏感性较高;(2)通过楔形张开加载预裂纹应力腐蚀试验(WOL)得出:在初始浓度为400mg/L的湿H2S溶液中,在3600h的试验时间中,Ⅲ级夹渣的裂纹扩展速率>无缺陷试样>Ⅲ级气孔试样,平均裂纹扩展速率均大于l0-9mm/s; III级气孔的应力腐蚀临界强度因子K1scc不大于83.314MPa-m1/2,无缺陷的K1scc不大于80.734MPa.m1/2,Ⅲ级夹渣的Klscc不大于76.434M[Pa.m1/2;(3)通过预裂纹(CT)拉伸试验得出:在初始浓度为612mg/L的湿H2S环境中;焊缝区试样在5×10-5mm/s和1×10-4mm/s的拉伸速率下,曲线所对应的最大值分别是8162.67N和8365.22N,比5×10-4mm/s和1×10-5m/s的要小,试验所达到的最大载荷值呈现由大到小,再到大的趋势:在位移速率为1×10-5mm/s的情况下,预裂纹(CT)试样具有应力腐蚀破裂特征;(4)通过扫描电镜(SEM)分析得出:分别在初始浓度为204和612mg/L的湿H2S环境中,SSRT试样均具有明显的应力腐蚀倾向,断口形貌以河流状为主,其断裂表现为脆性断裂;在初始浓度为400mg/L的湿H2S溶液中,无缺陷,Ⅲ级气孔和Ⅲ级夹渣等WOL试样的断口腐蚀形貌上能观察到少量二次裂纹的存在,具有典型的应力腐蚀特征。