吴雨昊 程晓英 赵佩文 汪 犁

(上海大学材料研究所，上海 200072)

随着海洋资源的深入开发，大型浮式钻井平台等开采装备应运而生。系泊系统是固定大型海洋工程平台等设施的装置，海洋环境复杂多变，因此对系泊链钢的性能要求很高，但提高钢的强度往往导致其氢脆敏感性增大。系泊链长期浸泡在海水中，往往会发生氢脆断裂。

铌等元素的添加能改变钢的微观结构从而改变其力学性能。纳米级NbC粒子能有效提高钢的抗滞后断裂性能，一方面其具有析出强化作用，另一方面能捕获氢原子，降低钢因氢脆而断裂的概率。同时，细小弥散的碳化物粒子还能抑制奥氏体在热加工过程中的形变再结晶，阻止晶粒长大，具有细晶强化作用，在提高强度的同时改善材料的塑性和韧性。Zhang等[1]研究发现，一定量的Nb能降低氢在热冲压钢中的扩散速率，显著降低氢脆敏感性。关于Nb微合金化对氢脆敏感性的影响研究，目前主要集中在微合金钢中的氢扩散和氢行为[2- 3]。添加微量Nb等元素能在钢中形成细小的碳化物粒子，这些碳化物粒子作为氢陷阱能有效地降低氢在钢中的扩散系数。此外，一定尺寸形状的NbC、NbN从基体中析出能细化晶粒，降低氢扩散系数。也有研究证明，NbC沉淀对氢扩散系数的影响较小。还有学者认为，碳化物捕获氢的作用与碳化物与基体之间的共格程度及碳化物大小有关[4- 5]。因此，不同材料中不同的碳化物颗粒捕获氢的作用有差异。由于难以精确测定氢的含量，通常采用充氢条件(如电化学充氢时的充氢电流密度)作为描述氢含量的指标[6]。……