李一哲

(中车青岛四方机车车辆股份有限公司,青岛 266111)

管道在服役过程中，会受天然腐蚀介质和人工阴极保护等因素的影响而吸氢，进而导致其发生氢脆[1-2]。截至目前，阴极保护和局部腐蚀已造成大量的氢脆失效事故[3]。因此，评估油气管道抗氢致应力腐蚀开裂能力对确保其结构完整性具有重要意义。

目前，有关氢脆对金属材料力学性能影响的研究多是针对不含裂纹拉伸试样的[4-6]，鲜见含裂纹拉伸试样的相关报道。了解氢脆对含裂纹结构断裂韧性的影响，对于暴露在含氢环境中的工程结构，特别是服役管道的工程临界评估具有重大的现实意义[7-8]。

相较于单边缺口拉伸(SENT)试样，紧凑拉伸(CT)试样和三点缺口弯曲(SENB)试样裂纹尖端的拘束度较高，不能真实反映实际服役含裂纹管道裂纹尖端的应力拘束度，且SENT试样的裂纹尖端应力场与含裂纹全尺寸管道的裂纹尖端应力场高度相似[9-12]。因此，对于实际管道，使用SENT试样测得的断裂韧性更具有说服力和代表性。然而，目前针对含氢条件下管线钢断裂韧性多是使用CT试样和SENB试样在实验室测得的。这就导致所得断裂韧性值较低，使工程设计过于保守。因此，本工作依据NACE TMO 284-2016《管道和压力容器用钢抗氢致开裂能力评价》,制备了SENT试样和SENB试样,通过阴极充氢和断裂韧性试验，探究氢脆对管线钢断裂韧性的影响，以期为服役于含氢环境管道的工程临界评估提供指导。

1 试验

1.1 试样

从中国石油天然气管道局提供的一段API X80管道上沿管径向制取试样，管道外径为1 016 mm，壁厚为31 mm，其化学成分见表1。……