织构和夹杂物对不同服役环境下X70管线钢失效行为的影响*

郭克星， 牛爱军，席敏敏， 董 超， 袁雪婷 编译

（1.宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡 721008；2.国家石油天然气管材工程技术研究中心，陕西 宝鸡 721008）

管线钢的腐蚀是石油和天然气运输中最关键的问题之一。美国国家腐蚀工程师协会（NACE）2016年年度报告指出，每年由管线钢腐蚀造成的损失约2.5万亿美元，占世界国民生产总值（GDP）的3.4%。管线钢的服役环境通常是酸性环境，因此氢致开裂（HIC）是管线钢最常见的失效类型。

近些年研究的一些理论用来解释HIC的机理，如脱粘模型、氢化物形成、氢增强局部塑性模型和内压理论。在这些理论中，内压理论最为著名。根据这一理论，在一些缺陷（如夹杂物和晶界）中积累的氢原子，可以结合生成氢分子，然后，氢分子会产生内压，由此在基体内部产生裂纹，裂纹发生扩展直至材料失效。

影响HIC在金属中扩展速度的参数很多，环境作为其中一个很重要的参数，主要是由于存在于环境中的不同分子，会改变氢的来源，也会改变HIC对金属的腐蚀行为。材料的微观结构也是影响HIC的重要因素，有研究表明，针状铁素体最耐HIC腐蚀，而马氏体最差。晶界类型作为影响HIC的另一个参数，一方面，具有较高能量的大角度晶界有利于裂纹扩展；另一方面，小角度晶界和重位点阵 （coincidence site lattice，CSL）晶界能够耐HIC腐蚀。此外，一些研究还表明，织构在HIC中也起着重要作用。研究发现，＜111＞‖ND织构可以降低HIC的敏感性，而＜001＞‖ND织构则相反。针对上述内容，研究人员通过控轧控冷实现晶粒细化和细晶强化作用改变织构，使其在服役环境中达到降低HIC敏感性的目的。……