预充氢时间对不同显微组织无缝钢管钢高压氢脆敏感性影响

doi:10.11902/1005.4537.2025.179

中国腐蚀与防护学报 DOI: 10.11902/1005.4537.2025.179

杨宝齐¹,程凯源²,程向龙³,黄峰⁴,昝启飞⁵,徐云峰²,彭志贤²,刘静²

1. 湖南衡阳钢管有限公司
2. 武汉科技大学材料与冶金学院
3. 衡钢华菱钢管有限公司
4. 武汉科技大学材料学部
5. 湖南省衡阳市蒸湘区大栗新村10号

The effect of pre hydrogen charging time on hydrogen embrittlement susceptibility in the high pressure hydrogen environment of seamless steel pipes with different microstructures

引用本文:

杨宝齐程凯源程向龙黄峰昝启飞徐云峰彭志贤刘静. 预充氢时间对不同显微组织无缝钢管钢高压氢脆敏感性影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 10.11902/1005.4537.2025.179.

全文: PDF(3506 KB)

摘要: 本文采用高压氢环境慢速率应变拉伸实验（SSRT）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）分析系统探究了预充氢时间（1 h、6 h、12 h、24 h）对X42QS与X65QS两种不同显微组织无缝钢管钢在10 MPa高压氢环境下氢脆敏感性及机理影响。结果表明，预充氢时间会显著影响无缝钢管钢氢脆敏感性与断裂机制，且显微组织不同，影响程度和机制也不同。具有珠光体/铁素体组织X42QS钢因夹杂物数量多且组织不均匀，氢脆敏感性随预充氢时间先快速升高，12 h时达13.70%，后变化逐渐平缓，氢脆机制由短时氢增强局部塑性（HELP）主导，过渡至长时氢致解理（HEDE）协同作用。具有贝氏体/针状铁素体组织混合组织的X65QS钢氢脆敏感性增长平缓，24 h时仅升至7.0%，HELP机制全程主导，断口始终以韧性断裂形貌为主。

关键词 ：无缝钢管钢, 预充氢时间, 氢脆, HELP, HEDE.

Abstract：This paper investigated the effect of pre hydrogen charging time (1 h, 6 h, 12 h, 24 h) on the hydrogen embrittlement susceptibility and mechanism of X42QS and X65QS seamless steel pipes with different microstructures in a 10 MPa high-pressure hydrogen environment by using a slow rate strain tensile test (SSRT) and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) analysis system. The results indicated that the pre hydrogen charging time significantly affected the hydrogen embrittlement susceptibility and fracture mechanism of seamless steel pipes, and the influence degree and mechanism changed depending on the microstructure. X42QS steel with pearlite/ferrite structure had a high number of inclusions and uneven structure. The hydrogen embrittlement susceptibility increased rapidly with pre hydrogen charging time, reaching 13.70% at 12 hours, and then gradually slows down. The hydrogen embrittlement mechanism was dominated by short-term hydrogen enhanced local plasticity (HELP) and transitions to long-term hydrogen induced cleavage (HEDE) synergistic effect. The hydrogen embrittlement susceptibility of X65QS steel with a mixed microstructure of bainite/acicular ferrite increased steadily, only rising to 7.0% at 24 hours. The HELP mechanism dominated the entire process, and the fracture surface remained dominated by ductile fracture morphology. Taking all factors into consideration, a pre hydrogen charging time of 12 hours was recommended.

Key words： The seamless steel pipes Pre hydrogen charging time HE HELP HEDE.

收稿日期: 2025-06-12

基金资助:国家自然科学基金;2023 年湖北省重大攻关项目

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