110ksi油套管钢中厚度方向微观结构及回火温度对氢扩散的影响

《steel research international》：Effect of Through-Thickness Microstructure and Tempering Temperature on Hydrogen Diffusion in 110-ksi Oil Casing Steel

油管钢中氢扩散行为及退火温度影响研究表明，管体内外层存在带状缺陷，且比例与晶粒尺寸均由内到外递减。退火温度从650℃升至750℃，氢扩散系数降低至0.991×10?? cm2/s，夏比冲击韧性提升至205.432 J·cm?2，碳化物体积分数增加至4.95%。碳化物作为氢陷阱可抑制扩散，但大颗粒可能引发氢致裂纹。适当退火温度可同时优化氢扩散阻力和冲击韧性。

　　

摘要

可扩散氢原子的积累可能导致氢诱导的损伤，并显著缩短油井套管钢的使用寿命。本研究探讨了套管钢的厚度方向上的氢扩散行为，重点研究了回火温度对氢扩散和夏比冲击能量的影响。结果表明，在油井套管钢管中观察到了带状缺陷。从内层到外层，带状缺陷的比例和平均晶粒直径逐渐减小。与中间层和内层相比，外层对氢扩散的抵抗力更强。随着回火温度从650°C升高到750°C，氢扩散系数从1.588×10^?6 cm² s^?1降低到0.991×10^?7 cm² s^?1，冲击韧性从144.907 J cm^?2增加到205.432 J·cm^?2。回火过程中析出的碳化物体积分数从3.81%增加到4.95%。细小的碳化物可作为不可逆的氢陷阱来固定氢原子，但较大的碳化物可能导致氢诱导的裂纹。因此，通过适当的回火温度可以同时提高氢扩散抵抗能力和冲击韧性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。