不同充氢电流密度下L415M管线钢氢渗透及氢损伤行为研究

摘要

[目的]利用在役天然气掺氢管道输氢可实现低成本、大规模、持续性氢能输送，然而在含氢环境下管线钢易发生氢脆失效问题。本文旨在探究不同浓度氢环境下L415M管线钢的氢渗透与氢脆问题，明确氢浓度与管线钢氢脆机制的关系。[方法]对L415M管线钢进行氢渗透试验、慢应变速率拉伸试验和氢微印试验，采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段表征微观组织。[结果]随着充氢电流密度增大，管线钢的稳态渗氢电流密度和氢有效扩散系数均增大，氢陷阱密度和阴极侧氢浓度也增大。30 mA/cm²充氢试样的断后伸长率从未充氢时的12.13%降低至9.53%，氢脆指数为21.43%。[结论]氢原子被材料内部各种氢陷阱捕获，不断积累后便会导致氢脆问题。环境氢浓度越高，氢脆失效风险越高。本研究为L415M管线钢在役条件下安全运行提供了理论依据。

关键词

管线钢 / 氢渗透 / 氢脆 / 氢微印 / 充氢电流密度 / 断后伸长率

基金资助

河南省基本科研业务费支持项目（2024KY09）; 河北省自然科学基金（E2025402093）; 河南省科技攻关支持项目（262102240042）