Page 23 - 国外钢铁技术信息内参（2024年9月）
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（二）钢铁材料氢脆实例及其应对策略（下）
大村 朋彦 ᇏݓࣁඋ࿐߶
日本制铁株式会社（日本）
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3.2 湿 H2S 环境下的氢致开裂
用于生产石油和天然气的油套管以及运输石油和天然气的管道（图 25）主
要采用无缝管和焊接管，这些管道经常暴露于含有 H2S 气体的腐蚀环境中。如
图 26 所示，H2S 具有促进氢气渗入的催化性质，可导致氢脆。H2S 环境中的氢 ᇏݓࣁඋ࿐߶
脆大致可分为两种类型：一种是氢致开裂（Hydrogen Induced Cracking，HIC），
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发生在管道等低强钢中，如图 26 中的 f 和 g 所示。另一种是发生在高强度油套
管中的硫化物应力裂纹（Sulfide Stress Cracking, SSC），如图 26 中的 h 和 i 所
示。根据照片 4 所示，氢致开裂是指发生于厚板偏析区与厚板水平的氢致开裂。
氢致开裂具有以下特点：低强度低碳钢和高强度油套管材料都可能出现氢致开
裂；氢致开裂的出现与焊缝无关；从开始运行到裂纹产生的时间很短（几周到
几个月）；氢致开裂往往发生在常温下，但也可能发生在 25℃到 150℃的温度
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范围内；与属于工作应力还是残余应力无关，氢致开裂都会出现；在裂纹区可
观察到夹杂和异常组织（马氏体和贝氏体组织）；裂纹内部的气体成分主要是
高压氢气；裂纹附近会产生较大的塑性变形；主要呈现一种伪解理断口。通过
添加 Ca 使夹杂物（锰基硫化物）球化以及防止偏析产生硬化组织，可有效解决
氢致开裂的产生。而硫化物应力裂纹是一种在拉伸应力的垂直方向上产生和扩
展的氢致开裂，钢的强度和硬度越高越容易产生，易在常温下产生，但随着温
度的升高裂纹敏感性也降低，需要外部应力或残余应力，高强钢条件下可以观
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察到原始奥氏体晶界裂纹。氢致开裂的典型示例见照片 4，硫化物应力裂纹的
典型示例见照片 5。
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CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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