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1Cr5Mo合金管的氫脆機理

瀏覽次數:120 次 發布日期:2018-11-14 16:07:32 信息來源:山東省龍川鋼管制造有限公司|http://www.lezhiit.com
 
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1Cr5Mo合金管的氫脆機理

氫脆機理
氫脆是溶于1Cr5Mo合金管中的氫,聚合為氫分子,造成應力集中,超過1Cr5Mo合金管的強度極限,在1Cr5Mo合金管內部形成細小的裂紋,又稱白點。氫脆只可防,不可治。氫脆一經產生,就消除不了。在材料的冶煉過程和1Cr5Mo合金管的制造與裝配過程(如電鍍、焊接)中進入1Cr5Mo合金管內部的微量氫(10—6量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開裂。在尚未出現開裂的情況下可以通過脫氫處理(例如加熱到200℃以上數小時,可使內氫減少)恢復1Cr5Mo合金管的性能。因此內氫脆是可逆的。
  1Cr5Mo合金管氫脆的機理
   氫脆的機理學術界還有爭議,但大多數學者認為以下幾種效應是氫脆發生的主要原因:
  在1Cr5Mo合金管凝固的過程中,溶入其中的氫沒能及時釋放出來,向1Cr5Mo合金管中缺陷附近擴散,到室溫時原子氫在缺陷處結合成分子氫并不斷聚集,從而產生巨大的內壓力,使金屬發生裂紋.
  在石油工業的加氫裂解爐里,工作溫度為300-500度,氫氣壓力高達幾十個到上百個大氣壓力,這時氫可滲入1Cr5Mo合金管中與碳發生化學反應生成甲烷. 甲烷氣泡可在鋼中夾雜物或晶界等場所成核,長大,并產生高壓導致1Cr5Mo合金管損傷.
  在應力作用下,固溶在1Cr5Mo合金管中的氫也可能引起氫脆.1Cr5Mo合金管中的原子是按一定的規則周期性地排列起來的,稱為晶格.氫原子一般處于金屬原子之間的空隙中,晶格中發生原子錯排的局部地方稱為位錯,氫原子易于聚集在位錯附近.金屬材料所外力作用時,材料內部的應力分布是不均勻的,在材料外形迅速過渡區域或在材料內部缺陷和微裂紋處會發生應力集中.在應力梯度作用下氫原子在晶格內擴散或跟隨位錯運動向應力集中區域.由于氫和1Cr5Mo合金管原子之間的交互作用使金屬原子間的結合力變弱,這樣在高氫區會萌生出裂紋并擴展,導致了脆斷. 另外,由于氫在應力集中區富集促進了該區域塑性變形,從而產生裂紋并擴展. 還有,在晶體中存在著很多的微裂紋,氫向裂紋聚集時有吸附在裂紋表面,使表面能降低,因此裂紋容易擴展.
  某些合金管與氫有較大的親和力,過飽和氫與這種1Cr5Mo合金管原子易結合生成氫化物,或在外力作用下應力集中區聚集的高濃度的氫與該種金屬原子結合生成氫化物.氫化物是一種脆性相組織,在外力作用下往往成為斷裂源,從而導致脆性斷裂.


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