Mikrostruktūra un metalurģijas faktori, kas ietekmē ūdeņraža{0}}izraisītu plaisāšanu LSAW tērauda caurulē

1. Mikrostrukturālās ietekmes pārskats

1.1. Metinātā metāla jutība pret parasto metālu

1.1.1. Pamatatšķirība

Ūdeņraža{0}}izraisītas plaisāšanas jutība ievērojami atšķiras starp metināto metālu, siltuma-ietekmēto zonu un pamatcaurules korpusu. LSAW tērauda caurules metinātais apgabals parasti sacietē kolonnveida graudos ar augstu dislokācijas blīvumu, savukārt pamatplāksne pirms formēšanas tiek velmēta un normalizēta, iegūstot līdzvērtīgus rafinētus graudus. Šie strukturālie kontrasti rada ūdeņraža slazdu vietas, lokālās cietības izmaiņas un lūzumu priekšroka zonas. Metināšanas saknēs vai saplūšanas robežās ūdeņradim ir tendence koncentrēties pie mikrostruktūras pārtraukumiem, veicinot trauslu plaisu kodolu veidošanos agrāk nekā parastajā metālā.

1.1.2. Vietējās cietības izmaiņas

Cietākām mikrostruktūrām, piemēram, martensīta-bainīta apakšzonām HAZ iekšienē, ir lielāka jutība pret HIC, salīdzinot ar ferīta reģioniem. Cietībai paaugstinoties virs kritiskajiem sliekšņiem, atomu kohēzijas pretestība strauji samazinās, ja to apvieno ar difūzā ūdeņraža spiedienu. Maksimālās cietības kontrole un vienmērīgāku pāreju nodrošināšana metināšanas līnijās tāpēc ir viens no galvenajiem metalurģijas mērķiem ūdeņraža{3}}LSAWšuves.

1.2. Graudu robežas, fāzes un ūdeņraža uztveršana

1.2.1. Ūdeņraža slazda evolūcija

Ūdeņraža slazdošanas uzvedība ir cieši saistīta ar robežas veidu, fāzes saturu un iekšējiem defektiem. Augsta-leņķa graudu robežas uzrāda spēcīgāku segregācijas tendenci, savukārt zema-leņķa apakš-graudi satur ūdeņradi galvenokārt dislokācijas šūnās. Daudzfāzu cauruļvadu tēraudi, ko izmanto LSAW ražošanā, bieži ietver ferītu, perlītu, bainītu vai rūdītu martensītu. Katrai fāzei ir atšķirīga slazda enerģija un difūzijas ātrums, kas kopīgi nosaka ūdeņraža kritiskās koncentrācijas atšķirības caurules sieniņu biezumā.

1.2.2. Iekļaušana-Dzimtas stratificētas plaisas

Nemetāliski ieslēgumi kalpo kā neatgriezeniski slazdi, kas uzkrāj ūdeņradi, līdz gāzes rekombinācijas spiediens izraisa stratifikācijas plaisas. LSAW plākšņu rūpnieciskajos paraugos ieslēgumi, piemēram, oksīda virknes vai iegarenas sulfīda zonas, kas ir paralēlas formēšanas virzienam, vēlāk var darboties kā "kāpņu plaisu kanāli" ​​HAZ iekšpusē.

1. tabula. Tipiskā mikrostruktūra salīdzinājumā ar ūdeņraža slazda stiprumu

2. tabula. Iekļaušanas veidi un plaisu izpausme

2. Metalurģija-Paredzētas profilakses stratēģijas

2.1. Plate{1}}Līmeņa iekļaušanas vadība

Tērauds, ko izmanto OCTG cauruļvadu ražošanā, bieži tiek izkausēts un attīrīts, izmantojot LF vai RH degazēšanas procesus pirms spoļu vai plākšņu liešanas. Kalcija apstrāde, Mn/S attiecības līdzsvarošana un pilnīga vakuuma degazēšana ir primārie iekļaušanas{1}}mazināšanas ceļi, kas tieši ietekmē galīgo HIC pretestību.

2.2. Metinājuma-līnijas mikrostruktūras optimizācija

2.2.1. Daudzpakāpju metināšanas dzesēšanas vadība

Kontrolēta starp{0}}pārejas temperatūra, dzesēšanas ātruma mērenība un HAZ graudu-rupjības slāpēšana samazina slazdu blīvumu. Ilgiem LSAW metināšanas procesiem jāizvairās no lokāliem dzēšanas apstākļiem, kas gareniskajā šuvē rada nerūdītas cietas mikrostruktūras salas.

2.3. In-Līnijas termiskās apstrādes ietekme

Skābā ūdeņraža cauruļvadu ražošanā parasti izmanto ūdeņraža izkliedēšanas{0}} cepšanu 200–350 grādu temperatūrā vairākas stundas pēc metināšanas. Vienmērīgi termiskie profili visā metināšanas līnijā ir ļoti svarīgi, lai HAZ tiktu cepta konsekventi, nevis daļēji.

3. Aizkavēta plaisāšana un metalurģiskā diagnostika

3.1. Baltais plankums un kvazi{1}}šķelšanās morfoloģija

“Baltie plankumi” apzīmē ūdeņraža segregāciju un mikro{0}}dekohēzijas zonas absorbcijas serdeņos. Šie apļveida vai eliptiski veidojumi tiek parādīti kā lūzumu prekursori aizkavētā izplatīšanā. Kad stiepes slodze aktivizē dekohēziju, balto plankumu perimetrs kalpo kā plaisu sākuma punkti.

3.2. Metalurģijas kļūmju pārbaudes darbplūsma

Rūpnieciskā diagnostika bieži izmanto strukturētu kļūdu pārskatīšanu: makro-lūzumu skenēšana → mikro-slazdu morfoloģija SEM → fāzes cietības gradients → ūdeņraža satura skrīnings. Plaisas, kas rodas no metinājuma saknēm vai tieši no ieslēguma apakšvirsmām, liecina par metalurģijas izraisītu ūdeņraža plaisāšanu.

3.3. Metalurģijas kvalitātes novērtēšanas rādītāji

Pēdējās cauruļu sekcijās pirms nosūtīšanas parasti tiek veikta mikrostruktūras attēlveidošana, cietības kartēšana, ūdeņraža lādiņa simulācija un iekļaušanas novērtējums. Ūdeņraža vai skābās gāzes transportēšanas LSAW caurulei metalurģijas rādītājs kļūst par uzticamāku kalpošanas laika prognozētāju nekā tikai tecēšanas robeža.

4. Galvenie secinājumi

4.1. Cēloņsakarības mikro-ķēdes apstiprinājums

Galvenie dzinējspēki rodas no ūdeņraža slazda izveides metinātā metāla un HAZ mikrostruktūras salās, ko vēl vairāk paātrina neatgriezeniski ieslēgumi paralēli formēšanas virzienam.

4.2. LSAW produktu rūpnieciskā ietekme

Mikro-segmentācijas konsekvence, iekļaušanas mazināšana, plaisu-prekursoru diagnostika un termiskā ūdeņraža izvadīšana-ir metalurģijas-līmeņa stratēģijas, kas tieši ietekmē cauruļu integritāti -, jo tās kļūst arvien svarīgākas, jo ūdeņraža cauruļvadi kļūst par galveno virzienu.