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滲鋁鋼抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂及抗氫脆性能研究

文檔作者：吳昊１李華飛２文檔來(lái)源：１．中國(guó)五環(huán)工程有限公司２．華中科技大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月12日
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第 ５４ 卷 第 １ 期２０１６ 年 ２ 月化肥設(shè)計(jì)Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ＤｅｓｉｇｎＦｅｂ．２０１５ 實(shí) 驗(yàn) 研 究滲鋁鋼抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂及抗氫脆性能研究吳 昊１，李華飛２（１．中國(guó)五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 ４３０２２３；２．華中科技大學(xué)，湖北 武漢 ４３００７３）摘 要： 以 ３０ＣｒＭｏ 鋼為母體，對(duì) ３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼分別進(jìn)行抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)、抗氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)，采用 Ｄｅｖａｎａｔｈａｎ 雙電池技術(shù)測(cè)量氫的擴(kuò)散系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：３０ＣｒＭｏ 鋼滲鋁后比滲鋁前具有更好的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、抗氫脆性能；單一氯離子對(duì) ３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能影響較小。關(guān)鍵詞： ３０ＣｒＭｏ；滲鋁鋼；硫化氫；氯離子；應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；氫擴(kuò)散ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４ －８９０１．２０１６．０１．００４中圖分類號(hào)： ＴＧ１７４．４４５ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： Ａ 文章編號(hào)： １００４ －８９０１（２０１６）０１ －００１７ －０３Research on Aluminized Steel for Resisting Stress Corrosion Cracking and Hydrogen EmbrittlementＷＵ Ｈａｏ１ ， ＬＩ Ｈｕａ-ｆｅｉ２（１．Wuhuan Engineering Co．，Ltd．， Wuhan Hubei ４３０２２３ China； ２．Huazhong University of Science and Technology， Wuhan Hubei ４３００７３ China）Abstract： Ｕｓｉｎｇ ３０ＣｒＭｏ ｓｔｅｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ， ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｆｉｄｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｇ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｆｏｒ ３０ＣｒＭｏ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｉｔｓ ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ．Ｕｓｉｎｇ Ｄｅｖａｎａｔｈａｎ ｄｏｕｂｌｅ ｃｅｌｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ ｗｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ ｏｆ ３０ＣｒＭｏ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｆｉｄｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ， ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｏｒ ３０ＣｒＭｏ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｉｔｓ ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ．Keywords： ３０ＣｒＭｏ； ａｌｕｍｉｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ； ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｕｌｆｉｄｅ； ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ； ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ； ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｄｏｉ：１０．３９６９ ／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４ －８９０１．２０１６．０１．００４在石油化工等領(lǐng)域中，含濕 Ｈ２ Ｓ、Ｃｌ－或／和 Ｈ２等元素的酸性介質(zhì)具有很強(qiáng)的腐蝕性，其腐蝕機(jī)理比較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕破壞現(xiàn)象比較突出。即使是 Ｃｒ －Ｍｏ 合金鋼，在濕 Ｈ２ Ｓ、Ｈ２環(huán)境中也易引起氫脆、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等現(xiàn)象。 而金屬材料經(jīng)滲鋁后形成鐵鋁合金層，可大大提高其在酸性環(huán)境中的耐均勻腐蝕性能，目前國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)的報(bào)道和研究。 本文以 ３０ＣｒＭｏ 鋼為母體，研究 ３０ＣｒＭｏ鋼及其滲鋁鋼在 Ｈ２ Ｓ、Ｃｌ－介質(zhì)中的腐蝕規(guī)律、抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、抗氫脆等特性。1 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析1．1 實(shí)驗(yàn)抗硫 化 氫 應(yīng) 力 腐 蝕 開(kāi) 裂 實(shí) 驗(yàn) 嚴(yán) 格 按 照ＧＢ４１５７—２００６枟金屬在硫化氫環(huán)境中抗特殊形式環(huán)境開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)枠的要求進(jìn)行。 實(shí)驗(yàn)用腐蝕介質(zhì)為 ５％ＮａＣｌ ＋０．５％ＣＨ３ ＣＯＯＨ ＋飽和 Ｈ２ Ｓ 水溶液，溶液初始酸度為 ｐＨ３．３，溶液使用前用氮?dú)饨?jīng) ４８ ｈ除氧氣處理，實(shí)驗(yàn)溫度為 ２４ ±３ ℃。實(shí)驗(yàn)材料為 ３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼。 ３０ＣｒＭｏ鋼在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 （處理工藝規(guī)范參照ＧＢ３０７７—１９９９）。 滲鋁鋼也要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將調(diào)質(zhì)處理和滲鋁（或擴(kuò)散增厚增韌處理）工藝結(jié)合在一起進(jìn)行，即滲鋁（或擴(kuò)散增厚增韌處理） 后，工件不出爐，直接隨爐降溫至淬火溫度范圍保溫一段時(shí)間后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)?？孤入x子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)參照 ＧＢ４１５７—２００６ 相關(guān)規(guī)定進(jìn)行， 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)采用 ５％ ＮａＣｌ ＋０暢５％ ＣＨ３ＣＯＯＨ 水溶液。1．2 抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性1．2．1 30CrMo 鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所加應(yīng)力及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 １。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，在本測(cè)試實(shí)驗(yàn)條件下，隨著所加載荷（應(yīng)力）的增加，３０ＣｒＭｏ 鋼試樣發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)間縮短，當(dāng)所加應(yīng)力超過(guò)４０８．５ ＭＰａ（ｇ）（即 ４５．２％的屈服強(qiáng)度）后，應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)間 ＜７２０ ｈ，所加應(yīng)力≤３６５．６ ＭＰａ（ｇ）（即４０．４％的屈服強(qiáng)度）時(shí)，在７２０ ｈ 內(nèi)項(xiàng)目基金： 國(guó)家自然科學(xué)基金（５０８４２０２６）作者簡(jiǎn)介： 吳昊（１９８３ 年 －），男，湖北武漢人，２００８ 年畢業(yè)于華中科技大學(xué)化工過(guò)程機(jī)械專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事材料控制與應(yīng)力控制工作。· １７·不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。 因此 ３０ＣｒＭｏ 鋼在 ５％ＮａＣｌ ＋０．５％ＣＨ３ＣＯＯＨ ＋飽和 Ｈ２ Ｓ 水溶液中使用時(shí)不發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的最大許用應(yīng)力在 ３６５ ＭＰａ（ｇ）左右（即 ４０％的屈服強(qiáng)度附近）。表 1 30CrMo 鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào) １＃ ２＃ ３＃ ２９＃ ２８＃ ２７＃ ２６＃ ２２＃應(yīng)力 ／ＭＰａ（ ｇ） ９０．８ １８２．４ ２７３．６ ３６５．６ ４０８．５ ４５６．７ ４９９．８ ５４２．３ （σ／σｓ） ／％ １０．０ ２０．２ ３０．３ ４０．４ ４５．２ ５０．５ ５５．３ ６０．０ 斷裂時(shí)間 ／ｈ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ６６３ ５００ ２８６ ２０１ 試樣編號(hào) ２３＃ ２４＃ １１＃ １２＃ １３＃ １４＃ ２０＃應(yīng)力 ／ＭＰａ（ ｇ） ５８９．５ ６３８．５ ６８１．８ ７４１．３ ７８５．５ ８４４．０ ９０７．１ （σ／σｓ） ／％ ６５．２ ７０．６ ７５．４ ８２．０ ８６．９ ９３．３ １００．３ 斷裂時(shí)間 ／ｈ １３４ １０７ ８７ ７３ ４８ ４６ ４５ 注：σｓ ＝９０４ ＭＰａ（ ｇ） 。1．2．2 30CrMo 滲鋁鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所加應(yīng)力及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 ２。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，隨著所加載荷（應(yīng)力）的增加，滲鋁鋼試樣發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)間縮短，當(dāng)所加應(yīng)力超過(guò)６８７．６ ＭＰａ（ｇ） （即 ８５．３％的屈服強(qiáng)度）后，應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)間 ＜７２０ ｈ，所加應(yīng)力≤６３８．２ ＭＰａ（ ｇ）（即 ７９．２％的屈服強(qiáng)度）時(shí)，在 ７２０ ｈ 內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。 因 此 滲 鋁 鋼 在 ５％ ＮａＣｌ ＋０．５％ＣＨ３ＣＯＯＨ ＋Ｈ２ Ｓ飽和 水溶液中使用時(shí)不發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的最大許用應(yīng)力在 ６４０ＭＰａ（ｇ）附近（即 ８０％的屈服強(qiáng)度附近）。表 2 30CrMo 滲鋁鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào) ３０＃ ３１＃ ３２＃ ３７＃ ３９＃ ３３＃ ３４＃ ３５＃ ３６＃ ３８＃應(yīng)力／ＭＰａ（ｇ） ３５１．８ ４２７．４ ４６６．９ ５２１．３ ５５２．０ ６１２．４ ６３８．２ ６８７．６ ７５５．８ ８４５．６ （σ／σｓ） ／％ ４３．６ ５３．０ ５７．９ ６４．７ ６８．５ ７６．０ ７９．２ ８５．３ ９３．８ １０５．０ 斷裂時(shí)間／ｈ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ６６７ ２５２ ２２ 注：σｓ ＝８０６ ＭＰａ（ｇ）。1．2．3 對(duì)比分析３０ＣｒＭｏ 鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的最大許用應(yīng)力約為３６５ ＭＰａ（ｇ），只有 ４０％的屈服強(qiáng)度；３０ＣｒＭｏ 鋼滲鋁后，最大許用應(yīng)力達(dá)到 ６４０ ＭＰａ（ｇ），接近 ８０％的屈服強(qiáng)度；３０ＣｒＭｏ 鋼滲鋁后其最大許用應(yīng)力提高了２７５ ＭＰａ（ｇ），抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能提高了７５％。1．3 抗氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性抗氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性實(shí)驗(yàn)所加應(yīng)力及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 ３。表 3 30CrMo 鋼及其滲鋁鋼抗氯離子應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣材質(zhì)試樣編號(hào)３０ＣｒＭｏ 鋼１６＃ １７＃ １８＃ １９＃ １５＃滲鋁鋼４１＃ ４２＃ ４３＃ ４４＃ ４５＃應(yīng)力／ＭＰａ（ｇ） ６９１．１ ７２５．３ ７６７．５ ８１２．６ ８９６．４ ６００．５ ６４７．２ ６８４．３ ７２７．８ ８０３．６ （σ／σｓ） ／％ ７６．４ ８０．２ ８４．９ ８９．９ ９９．２ ７４．５ ８０．３ ８４．９ ９０．３ ９９．７ 斷裂時(shí)間／ｈ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ ＞７２０ 備注 σｓ ＝９０４ ＭＰａ（ ｇ） σｓ ＝８０６ ＭＰａ（ ｇ）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間超過(guò)７２０ ｈ 后，即使應(yīng)力達(dá)到或接近試樣的抗拉強(qiáng)度，３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼都沒(méi)有發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。 可以認(rèn)為，只含氯離子的弱酸性腐蝕性介質(zhì)對(duì)３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的可能性很小。2 氫擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析氫在鋼中擴(kuò)散對(duì)氫脆斷裂、氫鼓泡、氫致應(yīng)力腐蝕斷裂等氫損傷起著重要作用，尤其是氫裂紋擴(kuò)展速度取決于氫擴(kuò)散速度，而氫的擴(kuò)散速度與環(huán)境溫度及其介質(zhì)等有關(guān)，因此，需研究氫在 ３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼滲鋁層中的擴(kuò)散行為。2．1 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法采用 Ｄｅｖａｎａｔｈａｎ 雙電池技術(shù)測(cè)量氫的擴(kuò)散系數(shù)。 電解池用玻璃制成，被研究的試片置于兩個(gè)電解池之間，在電解池Ⅰ一邊的界面為“極化面”，在電解池Ⅱ一邊的界面為“擴(kuò)散面”，見(jiàn)圖１。 極化面產(chǎn)生氫原子，在擴(kuò)散面用恒電位儀保持一定的電位，在此電位下，僅能使氫原子完全電離（Ｈ→Ｈ ＋＋ｅ）而不發(fā)生其他的電化學(xué)反應(yīng)。 析氫過(guò)電位較低的金屬（如 Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ｐｔ 等）對(duì)氫原子反應(yīng)有較好的催化活性。 滲氫測(cè)量電解池由輔助電極（鉑電極）、參比電極（自制氧化汞電極）和工作電極（鍍鎳面）組成。圖 1 雙電池裝置示意實(shí)驗(yàn)時(shí)，電解池Ⅰ為充氫電解池，內(nèi)充飽和 Ｈ２ Ｓ水溶液腐蝕性介質(zhì)，電解池Ⅱ?yàn)闈B氫測(cè)量電解池，內(nèi)充 ０．２ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ 溶液，其作用是向試片施加一定的氧化電位，使?jié)B透過(guò)來(lái)的原子氫完全被氧化，產(chǎn)生陽(yáng)極電流，而這個(gè)陽(yáng)極電流的大小正好與氫滲透速度成正比。在正式測(cè)擴(kuò)散電流前，試片必需按以下順序進(jìn)行前期處理：光潔、清潔處理 → 試片電鍍鎳（單面） → 試片除氫處理本實(shí)驗(yàn)采用穿透時(shí)間法測(cè)量氫擴(kuò)散，即 tｂ ＝L２１５．３D，式中 tｂ表示穿透時(shí)間，L 為樣品厚度，D 是氫擴(kuò)散系數(shù)。 試片總厚度一般為 ０．６ ～０．７ｍｍ，所有· １８· 化肥設(shè)計(jì) ２０１６ 年第 ５４ 卷試片均經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，滲鋁鋼試片的滲鋁層厚度為 ６０～８０μｍ（經(jīng)磨加工減薄）。2．2 30CrMo 鋼的氫擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)結(jié)果３０ＣｒＭｏ 鋼在飽和硫化氫鹽水中，隨溫度的升高，穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)最大氫滲透電流（Iｍａｘ）增加，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表 ４。表 4 在飽和硫化氫鹽水中氫在 30CrMo 鋼內(nèi)的最大滲透電流T／℃ ５ ２３ ３５ ５０ ６５ ８０ Iｍａｘ ／（μＡ· ｃｍ －２ ） １３．１８ ２３．５１ ５０．２１ ６０．２３ ７０．４５ ９２．９１ 利用穿透時(shí)間法得到不同溫度下氫穿透試樣所需的時(shí)間 tｂ（見(jiàn)表 ５），可見(jiàn)隨著溫度增加，tｂ 明顯減小。 根據(jù) tｂ 與溫度的關(guān)系，計(jì)算得到不同溫度下的氫擴(kuò)散系數(shù)列于表 ５。表 5 氫在 30CrMo 鋼中不同溫度下的的氫擴(kuò)散系數(shù)T ／℃ ５ ２３ ３５ ５０ ６５ ８０ t ｂ／ｓ ８０６ ５７８ ４９８ ４０５ ３７６ ２５２ D ／（１０ －１０ｃｍ２· ｓ －１） ２ ９１９．３ ４ ０７０．８ ４ ７２４．８ ５ ８０９．７ ７ ２８４．６ ９ ３４５．２ 氫擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系為 D ＝D０ · ｅｘｐ－QRT 。 式中，Q 為擴(kuò)散激活能，Q 值愈大，氫擴(kuò)散需要的推動(dòng)力愈大，即需要的能量愈大。 如果對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，則得：ｌｎD ＝ｌｎD０ －QRT。 ｌｎD 與 T 呈現(xiàn)良好的直線關(guān)系，即：Y ＝－９．７３２ －１ ４８１．４７X。由直線的斜率得到 ３０ＣｒＭｏ 鋼氫擴(kuò)散激活能 Q值為 １２．３１７ ｋＪ· ｍｏｌ－１，D０為 ５．９３５ ×１０ －５ｃｍ２· ｓ－１，由此可把氫在 ３０ＣｒＭｏ 鋼中的擴(kuò)散系數(shù)表示為：D ＝５．９３５ ×１０ －５· ｅｘｐ －１２ ３１７ＲＴ ， （ｃｍ２· ｓ－１）2．3 30CrMo 滲鋁鋼的氫擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)結(jié)果３０ＣｒＭｏ 滲鋁鋼在飽和硫化氫鹽水中，隨溫度的升高，穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)最大氫滲透電流（Iｍａｘ ）增加，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表 ６ （ 表中同時(shí)列出 ３０ＣｒＭｏ 鋼的 Iｍａｘ ）。３０ＣｒＭｏ 鋼經(jīng)滲鋁后，其穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)最大氫滲透電流（Iｍａｘ ） 比 ３０ＣｒＭｏ 鋼的小很多，只有 ３０ＣｒＭｏ 鋼的１ ／４０ ～１ ／３０。表 6 在飽和硫化氫鹽水中氫在滲鋁鋼中的最大滲透電流T ／℃滲鋁鋼Iｍａｘ ／（μＡ· ｃｍ －２ ）３０ＣｒＭｏ 鋼Iｍａｘ ／（μＡ· ｃｍ －２ ）５ ０．２４６ １３．１８ ２３ ０．５８７ ２３．５１ ３５ ０．９１３ ５０．２１ ５０ １．０８６ ６０．２３ ６５ １．６０２ ７０．４５ 根據(jù)不同溫度下獲得的滲氫曲線，利用穿透時(shí)間法得到不同溫度下氫穿透試樣所需的時(shí)間 tｂ （見(jiàn)表７），可見(jiàn)隨著溫度增加，tｂ明顯減小。 根據(jù) tｂ與溫度的關(guān)系，計(jì)算得到不同溫度下滲鋁鋼的氫擴(kuò)散系數(shù)見(jiàn)表 ７。 用處理 ３０ＣｒＭｏ 鋼的數(shù)據(jù)的相同方法，利用上表數(shù)據(jù)得到滲鋁鋼擴(kuò)散系數(shù)的對(duì)數(shù)與溫度倒數(shù)的關(guān)系。 可見(jiàn) ｌｎD 與 T 呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，即：Y ＝－７．０１７ ３６ －３．８６６ １６X 。表 7 氫在滲鋁鋼中不同溫度下的的氫擴(kuò)散系數(shù)T ／℃ ５ ２０ ３５ ５０ ６５ tｂ ／ｓ ３ ７６３ １ ９６０ ９４６ ７５７ ２７５ D ／（１０ －１０ ｃｍ２ · ｓ －１ ） ８．５１ １６．３４ ３３．８５ ４３．３１ １１６．４５ 由直線的斜率得到滲鋁鋼氫擴(kuò)散激活能 Q 值為 ３２．１４３ ｋＪ· ｍｏｌ－１，D０ 為 ８．９６２ ×１０ －４ｃｍ２· ｓ－１，由此可把氫在滲鋁鋼中的擴(kuò)散系數(shù)表示為：D ＝８．９６２ ×１０ －４· ｅｘｐ －３２ １４３RT （ｃｍ２· ｓ－１）2．4 對(duì)比分析比較氫在滲鋁鋼中的擴(kuò)散系數(shù)公式和氫在３０ＣｒＭｏ 鋼中的擴(kuò)散系數(shù)公式及相關(guān)數(shù)據(jù)，３０ＣｒＭｏ 鋼的最大氫滲透電流 Iｍａｘ比滲鋁鋼的 Iｍａｘ 要大 ３０ ～４０倍，３０ＣｒＭｏ 鋼的氫擴(kuò)散系數(shù) D 比滲鋁鋼中的 D 要大６１ ～３４２ 倍。 滲鋁鋼的氫擴(kuò)散激活能 Q 比 ３０ＣｒＭｏ 鋼的氫擴(kuò)散激活能 Q 大１．６ 倍，即氫在滲鋁層中的擴(kuò)散需要的推動(dòng)力（即需要的能量）比 ３０ＣｒＭｏ 鋼大 １．６倍。 滲鋁鋼對(duì)氫擴(kuò)散的阻滯作用比較明顯，因此，滲鋁鋼比非滲鋁鋼具有更好的抗氫損傷性能。3 結(jié)語(yǔ)（１）在實(shí)驗(yàn)條件下，３０ＣｒＭｏ 鋼和 ３０ＣｒＭｏ 滲鋁鋼抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的最大許用應(yīng)力分別約為３６５ ＭＰａ（ｇ）和６４０ ＭＰａ（ｇ），３０ＣｒＭｏ 滲鋁后，其抗硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能提高了 ７５％。（２）在實(shí)驗(yàn)條件下，只含氯離子的弱酸性腐蝕性介質(zhì)對(duì) ３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的可能性很小。（３）在實(shí)驗(yàn)條件下，３０ＣｒＭｏ 滲鋁鋼比 ３０ＣｒＭｏ鋼的氫擴(kuò)散激活能 Q 大 １．６ 倍，即滲鋁鋼有更好的抗氫損傷性能。參考文獻(xiàn)：［１］ 李寧．化學(xué)鍍實(shí)用技術(shù)［Ｍ］．北京：北京工業(yè)出版社， ２００３．［２］ 盧綺敏，林雪梅，王惠敏，等．石油工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)［ Ｍ］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２００１．［３］ 徐金文，鄧德鵬．３０ＣｒＭｏ 鋼及其滲鋁鋼耐飽和 Ｈ２ Ｓ 溶液腐蝕研究［ Ｊ］．石油化工設(shè)備，２００５，３４（２） ：５ －７．［４］ 李偉臣．滲鋁管腐蝕性能研究［ Ｊ］．熱加工工藝，２０１１，４０（１４） ：５７ －５８．收稿日期： ２０１５－１１－１９第 １ 期 吳 昊 等 滲鋁鋼抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂及抗氫脆性能研究

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