[发明专利]表征氢影响高钢级管线钢起裂性能的测试方法

说明书

本发明公开了一种表征氢影响高钢级管线钢起裂性能的测试方法，该方法通过对由高钢级管线钢焊缝材料制成的多个第一试样和第二试样进行电化学充氢，在充氢结束后，对多个充氢后的第一试样分别进行不同温度下的冲击测试，得到多个充氢后的第一试样的冲击功，并对多个充氢后的第一试样的冲击功与高钢级管线钢焊缝起裂功对比；对充氢后的第二试样进行裂纹扩展阻力测试，得到充氢后的第二试样的裂纹扩展阻力曲线，进而得到裂纹尖端开口位移，并判断裂纹尖端开口位移的取值是否大于0.1mm，确定高钢级管线钢焊缝材料抗起裂性能，为高钢级管线钢在承受一定程度氢环境后的起裂性能判断提供依据。

技术领域

本发明涉及高钢级管线钢氢致塑性损减研究领域，特别涉及一种表征氢影响高钢级管线钢起裂性能的测试方法。

背景技术

随着石油天然气需求量的不断增加，管道的输送压力和管径也在不断地增大。为了满足石油天然气长距离输送压力和输送管径的要求，目前多选用高钢级管线钢。而高钢级管线钢的焊缝材料中若存在氢，会加剧裂纹脆性起裂的风险，严重影响到石油天然气的输送安全。因此，探究氢对于高钢级管线钢起裂性能的影响显得十分必要。

目前，现有技术中通常利用原位慢拉伸测试作为评价高钢级管线钢氢脆敏感度的方法，通过将高钢级管线钢试样放入到电解质溶液中进行慢拉伸，以确定高钢级管线钢氢脆敏感度，然而现有技术中还未有高级钢管线钢在承受一定程度氢环境后的起裂性能的测试研究方法。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种表征氢影响高钢级管线钢起裂性能的测试方法，为高钢级管线钢在承受一定程度氢环境后的起裂性能判断提供依据。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种表征氢影响高钢级管线钢起裂性能的测试方法，所述方法包括：

对由高钢级管线钢焊缝材料制成的多个第一试样和第二试样进行电化学充氢，得到多个充氢后的第一试样和充氢后的第二试样；

获取试验钢管的外径、内径、运行压力、屈服强度和抗拉强度，并计算高钢级管线钢焊缝起裂功，其中，根据下述公式计算所述高钢级管线钢焊缝起裂

功：

式中：CVN为所述高钢级管线钢焊缝起裂功，R_o为试验钢管的外径，R_i为试验钢管的内径，p为试验钢管的运行压力，G为0.99，Lr为0.95；

对所述多个充氢后的第一试样分别进行不同温度下的冲击测试，得到所述多个充氢后的第一试样的冲击功；

若所述多个充氢后的第一试样的冲击功均高于所述高钢级管线钢焊缝起裂功，则在该充氢条件下所述高钢级管线钢焊缝材料可防止脆性起裂；若所述多个充氢后的第一试样中的任意一个第一试样的冲击功低于所述高钢级管线钢焊缝起裂功，则在该充氢条件下所述高钢级管线钢焊缝材料面临脆性起裂风险；

对所述充氢后的第二试样进行裂纹扩展阻力测试，得到充氢后的第二试样的裂纹扩展阻力曲线；

根据所述充氢后的第二试样的裂纹扩展阻力曲线，得到裂纹尖端开口位移；

若所述裂纹尖端开口位移大于0.1mm，则所述高钢级管线钢焊缝材料抗起裂性能良好；若所述裂纹尖端开口位移小于0.1mm，则所述高钢级管线钢焊缝材料抗起裂性能较差；

根据所述多个充氢后的第一试样的冲击功和所述充氢后的第二试样的裂纹扩展阻力曲线，表征高钢级管线钢在充氢后的起裂性能。

在一种可能的设计中，所述对由高钢级管线钢制成的多个第一试样和第二试样进行电化学充氢，得到多个充氢后的第一试样和充氢后的第二试样之前，所述方法还包括：

从高钢级管线的焊缝处获取所述多个第一试样和第二试样。