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钢中氢的来源及低成本控制对策1钢中氢、氧、氮的来源在常压下进行钢的冶炼，气体除铁水中已溶解的外，还可以通过各种原辅料及炉气进入钢液。
当进入钢中的气体量超过冶炼过程脱碳沸腾、氩气搅拌、真空脱气的脱气量时，钢中气体的含量就增加。
1.1氢的来源氢气在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0.053 Pa。
因此钢中的氢主要由炉气中的水蒸汽的分压力来决定的(见图1)。
氢进入钢液的主要途径是：通过废钢表面的铁锈(xFeO·rFe3O4·2H2O)；铁合金中的氢；增碳剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂(Ca(OH)2)、沥青和焦油中的水份；未烤干的钢包、中间包；结晶器保护渣、结晶器渗水以及大气中的水份与钢水（钢包下水口与长水口之间等）或炉渣作用而进入钢中。
图1列出了冶炼时钢液中氢和氧的变化规律。
图1冶炼时钢液中氢和氧的变化规律铁合金中溶解有一定量的氢，其含量取决于其冶炼方法、操作水平、合金成分以及破碎程度等，通常在较宽的范围内波动。
表1列出了资料上介绍的一些铁合金中的氢含量范围。
表1一些铁合金中的氢含量范围1.2氧的来源氧在各种炼钢炉冶炼终点时都以一定量存在于钢水中，氧是我们供给的这是不言而喻的。
因为炼钢过程首先是氧化过程，脱［P］、脱［S］、脱［Si］、脱［C］都需要向铁水供氧。
但随着炼钢过程的进行，尽管工艺操作千变万化，可是炼钢炉内熔池中钢液的［C］、［O］的关系却有着共同的规律性。
即随着［C］的逐步降低，［O］却在逐步增高，［C］和［O］有着相互对应的平衡关系。
1.3氮的来源氮气在炉气中的分压力很高，大气中氮的分压力大体保持在7.8×104 Pa。
因此钢中的氮主要是钢水裸露过程中吸入并溶解的。
电炉炼钢，包括二次精炼的电弧加热，加速了气体的解离，故［N］含量偏高；铁合金、废钢铁和渣料中的氮也会随炉料带入钢水。
2炼钢生产防止氢污染的主要技术措施（节源：基础工作）从管理上降低钢中原始氢含量，既是最经济的、符合降成本需要的，也是企业实现环境友好、资源节约的需要。
一、前言石油化工行业用来处理含有硫化氢介质的生产装置（如循环氢脱硫塔、高压分离器、分液罐等）一般采用碳钢材质（如16Mn (HIC)/Q345(HIC)），其抗氢致开裂（Hydrogen Induced Cracking,HIC ）和抗硫化物应力腐蚀开裂（Sulfide Stress Cor-rosion Cracking,SSCC ）能力较好，但屈服强度、抗拉强度相对较低，不能满足设备大型化的发展需求。
因此，需对强度级别更高的材料进行抗HIC 、SSCC 性能研究，为设备的轻量化寻求潜在的替代材料。
研究表明，引起HIC 的主要原因是材料内部缺陷，一般来说，钢材组织中非金属夹杂物、杂质越多，氢致开裂的可能性就越大，而SSCC 与拉应力、残余应力有关，并随着材料强度、硬度的提高，SSCC 的敏感性也提高。
因此，国内外压力容器制造标准及工程技术条件对于湿H2S 酸性环境下的容器用钢除要求限制焊缝区尤其是热影响区的硬度、对容器进行焊后热处理外，还要求限制钢中S 、P 含量和非金属夹杂物含量。
目前，20MnMoNb 材料性能稳定，其S 、P 含量均能够控制到较低水平，A 类、B类、C 类、D 类及DS 类非金属夹杂物均能控制在0.5级，具备适用于湿H2S 酸性环境的可能性，且强度级别较高，对其进行HIC 、SSCC 性能研究，具有重要的意义和实用价值。
二、试验材料试验用20MnMoNbIV 由中国一重生产，其化学成分如表1所示。
试验试板2件：母材及焊接接头试板各1件，试板尺寸为：50mm ×200mm ×280mm 。
焊接接头采用埋弧焊焊接，焊材由日本神户制钢所生产，焊材牌号为：US-620N2（焊丝）、PF-200（焊剂）。
焊前预热焊接位置及两侧各约100mm 范围内150℃以上，焊接过程中控制层间温度≤250℃，焊后立即消氢：300℃×1h ，经100%MT 、UT 、RT 探伤合格后，模拟焊后热处理。
2004年12月December 2004钢铁研究Research on Iron &SteeI第6期（总第141期）No.6（Sum141）管线钢焊接接头抗HIC 性能分析黄治军，缪凯，曹修悌，郭斌，张小枫（武汉钢铁集团公司技术中心，湖北武汉430080）摘要：采用两种不同化学成分的研制焊和合适的焊接工艺，对管线钢进行了埋弧焊试验。
焊缝处的金相组织以针状铁素体为主，有较高的强度和韧性。
试验结果表明，两种研制焊丝的接头抗HIC 性能均能满足有关要求。
关键词：管线钢；焊接接头；H 2S ；HIC 中图分类号：TG443文献标识码：A 文章编号：1001-1447（2004）06-0014-03ANALYSIS ON HIC RESISTANCE OF WELDINGJOINT OF PIPELINE STEELHUANG Zhi -jun ，MIU Kai ，CAO Xiu -ti ；GUO Bin ，ZHANG Xiao -feng ）（TechnoIogy Center ，Wuhan Iron and SteeI Corp.，Wuhan ，Hubei 430080，China ）Synopsis ：Submerged -arc weIding experiments of pipeIine steeI were carried out using two kinds of newIy -deveIoped weIding wire with appropriate weIding process.The weIding joints were found to have the microsturcture of dominant acicuIar ferrite and good strength and toughness.Ex-periments showed that HIC properties of weIding joints for the newIy -deveIoped wires can meet the reguirements concerned.Keywords ：pipeIine steeI ；weIding joint ；H 2S ；HIC作者简介：黄治军（1965-），男，武汉人，高级工程师，主要从事新钢种焊接性、焊接工艺、焊接材料的试验研究.1前言随着我国石油、天然气工业的发展和“西气东输”工程的进行，输送的天然气压力愈来越大，管线用钢强度也越来越高，因此对输送管线的服股安全性要求也越来越苛刻。
钢氢含量测量钢材中的氢含量测量是一个重要的工艺环节，对于保证钢材质量和使用性能具有关键作用。
本文将介绍钢氢含量测量的原理、方法和应用。
一、钢氢含量测量的原理钢材中的氢含量会对其强度、韧性、脆性等性能产生重要影响，因此需要对钢材中的氢含量进行准确测量。
钢氢含量测量的原理主要基于氢气在钢材中的扩散和释放过程。
当钢材中存在氢气时，氢气会通过扩散进入钢材内部，并在应力作用下造成氢脆。
因此，通过测量钢材中的氢含量可以评估钢材的抗氢脆性能。
1. 氢脆试验法：这是一种常用的测量钢氢含量的方法。
该方法通过将钢材暴露在一定条件下，利用氢气的扩散和释放过程来评估钢材的抗氢脆性能。
常用的氢脆试验方法包括氢致开裂试验、氢脆敏感性试验等。
2. 氢解吸法：该方法通过测量钢材中氢气的解吸过程来评估钢材的氢含量。
常用的氢解吸方法有热解吸法、电解吸法等。
这些方法都是基于钢材中的氢气在一定条件下的解吸特性来进行测量。
3. 氢扩散法：该方法通过测量钢材中氢气的扩散过程来评估钢材的氢含量。
常用的氢扩散方法有电化学氢扩散法、氢扩散系数测定法等。
这些方法都是基于钢材中的氢气在一定条件下的扩散特性来进行测量。
三、钢氢含量测量的应用钢氢含量测量在钢铁行业中具有重要应用价值。
主要包括以下几个方面：1. 钢材质量控制：通过测量钢材中的氢含量，可以评估钢材的抗氢脆性能，从而控制钢材的质量。
这对于保证钢材的使用性能和延长使用寿命具有重要意义。
2. 工艺优化：钢氢含量测量可以帮助钢铁企业优化生产工艺。
通过测量不同工艺条件下的钢氢含量，可以评估工艺对钢材氢脆性能的影响，从而优化工艺参数，提高钢材的质量和性能。
3. 产品开发：钢氢含量测量可以为新产品的开发提供参考依据。
通过测量不同材料组成和处理工艺下的钢氢含量，可以评估材料的适用性和性能，为产品开发提供重要参考。
4. 故障分析：钢氢含量测量可以帮助企业进行故障分析和质量问题的解决。
通过测量故障产品的氢含量，可以确定是否存在氢脆问题，从而找出故障原因并采取相应措施进行改进。
宽厚板WIDE AND HEAVY PLATE第25卷第4期2019年8月Vol. 25,No.4August 2019' 37 •Q345R( HIC)钢板抗HIC 性能不合格的原因分析及对策刘海宽吴小林(江阴兴澄特种钢铁有限公司特板研究所)摘 要 通过低倍检验、金相显微镜、扫描电镜和断口分析等手段，对Q345R(HIC)钢板抗HIC 性能不合格的原因进行研究分析，探讨了压力容器钢板抗HIC 性能的关键影响因素，从改善钢板偏析、夹杂物变性和提 高钢板止裂性能4个方面采取工艺措施，最终提高了 Q345R(HIC )钢板的抗HIC 性能。
关键词Q345R (HIC )影响因素工艺措施Cause Analysis & Countermeasures on Disqualified HICResistance of Q345R(HIC) SteeS PlateLiu Haikuan and Wu Xiaolin(Special Plate Research Institute of Jiangyin Xindchend Specini Steei Works Co. , Ltd.)AbstrrcC By usins macroscopic test,metanooraphic microscope,scannins electron microscope and fracture analy-sis ,researches arc performed cm tie causes of disqualified HIC resistance foe Q345R(HIC) steel plate,the key influes- cins factors of HIC resistance for pressure vessel plate arc discussed , techd(nopicel measures arc takee from three as pects of improvinf plate senrenation,iscUsion moPification and crach arrest,the HIC resistance of Q345R(HIC) steei plate is fisally improven.Keywords Q345R(HIC) ,1110^0昭 factors,TechsoUpical meascreso 前言Q345R( HIC )钢板是在湿硫化氢环境中使用 的主要金属材料,在国内石化行业的油气开采、炼化和储运领域都得到广泛应用。
2023-10-29CATALOGUE 目录•研究背景与意义•氢脆及氢相容性•管线钢氢相容性测试方法•氢脆防控研究•研究进展与展望01研究背景与意义管线钢在石油、天然气等管道运输领域的应用越来越广泛，但存在氢致开裂（HIC）和延迟断裂（LF）等氢相容性问题，严重影响管线钢的安全使用。
氢相容性测试方法及氢脆防控技术是解决上述问题的关键，但目前仍存在测试结果不准确、防控效果不稳定等问题，制约了管线钢的安全使用。
研究背景研究成果可以为国内外同类研究提供参考和借鉴，推动管线钢氢相容性测试方法及氢脆防控技术的发展和应用。
研究意义研究管线钢氢相容性测试方法及氢脆防控技术，有助于提高管线钢的安全性能，保障石油、天然气等管道运输的安全性和可靠性。
通过研究管线钢氢相容性测试方法及氢脆防控技术，可以进一步揭示氢致开裂和延迟断裂的机制，为优化管线钢的成分和加工工艺提供理论支持，提高管线钢的质量和可靠性。
02氢脆及氢相容性氢脆简介氢脆通常表现为材料内部微观结构的不均匀性，导致应力集中，在材料受到外力作用时容易产生裂纹。
氢脆的发生与材料的成分、微观结构和环境因素等有关，是材料科学与工程领域的一个重要研究方向。
氢脆是金属材料在冶炼、加工和使用过程中，由于吸附和溶解了过饱和的氢，导致材料塑性和韧性显著下降的现象。
氢相容性定义氢相容性是指金属材料在含氢介质中，对氢的吸附、扩散、反应等行为的适应性。
氢相容性良好的材料在含氢环境中能够保持优良的力学性能和耐腐蚀性能，而氢相容性不良的材料则容易发生氢脆或氢致开裂等损伤。
材料的氢相容性与其成分、微观结构和表面处理状态等因素有关，是评价金属材料在含氢环境中应用性能的重要指标。
不同材料的化学成分对氢的吸附和扩散能力有显著影响，如碳钢和合金钢的氢相容性差异。
氢相容性影响因素材料成分材料的晶粒大小、晶界特性、位错密度等微观结构因素对氢的扩散和反应行为有重要影响。
微观结构温度、压力、介质成分等环境因素对材料的氢相容性也有重要影响，如高温高压环境下钢材的氢脆风险增加。
