摘要：在油田资源不断开发过程中，由于能源中存在的硫化氢/氯离子，对夹杂物诱导管线钢进行腐蚀，对管道运行的稳定性和安全性造成危害。因此需要加强对夹杂物特征进行调控，通过Al-Ti复合脱氧镁/钙的应用，使其腐蚀危害降低，本文就其对腐蚀行为造成的影响进行分析和探讨。
关键词：管线钢；夹杂物特征；腐蚀
引言：
由于油田管道长期处于恶劣环境中，其中含腐蚀性介质较多，管线钢外壁需要提高抗腐蚀性能，另外能源中富含硫化氢等腐蚀性气体，也需要提高抗HIC性能，管线钢的可靠性、环境保护能力、使用性都会受到腐蚀的影响，所以加强对其腐蚀性能的研究至关重要。
一、管线钢概述
在工程建设中，通常会对管道工作压力和管道直径增加的方式，使管理线钢
输送能源介质效率提高，但同时需要提高管道的强度，通过细化晶粒的方式使其冲击韧性提升。另外需要对钢成分进行严格控制，在包含硫化氢溶液中，氢原子被钢基体界面和夹杂物等吸引，当钢界压力不断增大，使裂纹产生，因此需要减少非金属夹杂物的数量，便确保其均匀分布、尺寸小、并使其形貌球形化[1]。
二、氢致裂纹及其影响因素
（一）氢致裂纹
溶液中的硫化氢在电化学反应作用下被周围的钢基体和夹杂物等吸附，在钢
基体的孔洞和内部缺陷处不断聚集形成氢压，当超过钢基体临界压力后就会产生裂纹；如氢原子聚集在钢基体表面，会造成氢鼓泡。氢鼓泡和裂纹都会使管线钢性能恶化，对管线钢的长期使用性、可靠性以及环境安全造成影响[2]。
（二）影响因素
对管线钢抗HIC性能造成影响的因素较多，如脱氧方式、化学成分、微观组
织以及非金属夹杂物。
钢中的化学成分的含量对其抗氢致裂性能有着至关重要的影响作用，如含锰、
碳的含量过高，会在钢基体中形成陷阱，使HIC形成。经过大量研究发现，针状铁素体在抗HIC能力方面表现较好。氢原子和夹杂物之间具有较强的融合能力，夹杂物的尺寸、数量、成分以及分布对管线钢的抗HIC性能造成影响，其中钙的氧化物、长条形的硫化锰、富含铝和硅的夹杂物等物质的存在容易导致氢致裂纹的出现。通过对夹杂物特征的控制，使管线钢的抗氢致裂纹的能力得到改善。传统钙处理技术由于受到自身条件的限制，其控制效果稳定性较差。
管线钢因局部腐蚀而导致失效，针对点蚀影响的研究主要包括形核发育和扩
展的两个阶段。点蚀从金属材料能够逐渐渗透入钢其体内部，以小孔的形式呈现。夹杂物的特征与钢的耐点蚀性能密切相关。夹杂性特征控制通常采用的钙处理和稀土处理方式，使点蚀对夹杂物所造成危害进行控制和降低，由于自身应用的局限性，两种处理方式都无法达到有效控制效果[3]。
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三、氧代物冶金技术研究
（一）概念
针对氧化物冶金技术应用，经过一系列研究发现能够在钢基体中形成数量足
够、分散均匀、直径细小、成分合适的氧化物粒子，在凝固过程中氧化物能够对钢中硫化物等析出物的分布进行调控； 以氧化物为核心的析出物能够对晶粒长大进行有效阻止，使晶内铁素体得以形成。
（二）脱氧剂和氧化物种类
钢的腐蚀性能受到夹杂物的分布、尺寸等特征以及氧化物的种类的影响，夹
杂物的均匀分布、尺寸较小的控制能够使金属材料的抗腐蚀性能提高。其中常见的脱氧剂为：铝脱氧剂、硅和锰脱氧剂、钛脱氧剂、碱土金属脱氧剂、稀土金属脱氧剂。单独的脱氧方式仍存在着不足，采用复合脱氧方式能够对脱氧存在的漏洞进行有效弥补，因此采用钛脱氧和镁脱氧相结合，可以使形成的氧化物均匀分布[4]。
四、夹杂物特征影响试验结论分析
铸态钢中的夹杂物特征在不同脱氧方式下有所不同，在经过轧制处理后，其
夹杂物特征的变化也有所差异，钛脱氧钢和铝脱氧钢相比，其夹杂物的数量较多，其尺寸较小，在变形率较小的夹杂物中，所含数量较多，对于夹杂物的球形化更为有利；铸态夹杂物和轧制态特征比较可以发现，在数量、尺寸分布、夹杂物形貌、形态等都有较大的差异，从球形夹杂物形貌变为长条形或椭圆形，平均尺寸随夹杂物数量减少而逐渐增大，增加大尺寸夹杂物的比例；经过氢鼓泡试验可以看出，钙处理钢和镁处理钢表面出现不同反应，氢鼓泡出现在钙处理钢表面，而镁处理钢表面却未出编码器，变形性和尺寸较大的夹杂物经过钙处理后，导致氢鼓泡的出现，通过试验发现，在抗氢致裂纹性能方面，钙处理钢和镁处理钢之间没有表现出差异性，因经过复合脱氧镁/钙处理后，对夹杂物的特征进行控制；通过试验显示，铝脱氧钢比钛脱氧相比，其自然腐蚀速度更快，而后者的耐点蚀性能更高，镁处理刚的耐蚀性能比钙处理钢方式更强[5]。钢中点蚀的诱发源便是夹杂物，在钢基体和夹杂物界面处形成腐蚀，而夹杂物尺寸越大，钢基本体界面上的腐蚀越严重。
结束语：通过加强裂纹检查的先进方式以及更严苛的试验条件，对造成氢致裂纹影响的不同脱氧方式进行对比，利用更多的检测方式，如夹杂物的原位观察等，对夹杂物引起点蚀的机理以及脱氧方式对腐蚀行为所造成的影响进一步地行研究和分析。
参考文献：
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[2]吕春风, 尚德礼, 于广文, et al. Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响[J]. 冶金丛刊, 2010(4):1-5.
[3]欧阳璇, 杨喜昆, 余江英, et al. 表面处理对Mg-Al-Zn耐蚀性的影响[J]. 热加工工艺, 2017(06):180-182+187.
[4]司瑞雪, 陆乃嘉, 张轲. Ti和Ta对单晶镍基合金在水溶液中腐蚀行为的影响[J]. 辽宁化工, 2017(02):5-7+10.
[5]郑万, 熊珊, 李天佑, et al. 夹杂物对低合金钢点蚀诱发敏感性的影响[J]. 炼钢, 2017(05):37-44+84.
论文作者:康海伟
论文发表刊物:《科技新时代》2019年9期
论文发表时间:2019/11/20
标签：裂纹论文; 管线论文; 基体论文; 脱氧剂论文; 性能论文; 氧化物论文; 方式论文; 《科技新时代》2019年9期论文;