氢环境下X52管线钢的抗氢性能

白光乾¹，王秋岩²，邓海全²，李冬林²，李云¹

1. 西安交通大学化学工程与技术学院2. 中石化中原石油工程设计有限公司

摘 要：天然气混氢（HCNG）作为一种新型输氢技术,对于实现氢气的大规模管网运输具有重要意义。但氢的存在会导致管道力学性能劣化,对管网的安全使用产生威胁。本工作以X52管线钢为研究对象,通过动态充氢慢拉伸试验研究了充氢对X52管线钢拉伸性能的影响;通过疲劳裂纹扩展试验研究了电解氢环境对X52管线钢裂纹扩展速率的影响。此外,还借助SEM对拉伸和疲劳试样的断口形貌进行观察,进而分析材料氢脆断裂机理。结果表明:（1）电化学充氢会改变材料的力学性能,随着充氢电流密度增大,材料的强度略微提高,但塑性显著下降;（2）拉伸试样断面微观结构的变化表明随着充氢电流密度增大,材料的断裂模式由韧窝韧性断裂过渡到准解理脆性断裂;（3）电解氢环境会加快X52管线钢的裂纹扩展速率,微观断口表明氢脆机制主导了裂纹扩展过程。

关键词：管线钢;电化学充氢;慢应变速率拉伸;疲劳裂纹扩展;氢脆;