夹紧状态下的棒料高速精密剪切机理研究_李耀辉

棒料高速精密剪切机理和断面质量的研究
近年来，高速精密剪切机理在棒材设备工艺领域受到越来越多关注，用于处理棒料表
面质量和断面质量，以提高棒料制品的品质。

目前，国内外开展关于棒料高速精密剪切机
理和断面质量的研究较少，因此研究棒料高速精密剪切机理与断面质量的优化具有重要意义。

高速精密剪切机理是一种复杂的工程过程。

然而，在复杂的高速精密剪切工艺当中，
剪切技术在激光加工过程中的影响是最重要的。

因此，要针对棒料高速精密剪切机理和断
面质量进行研究，首先需要全面了解剪切中一些主要变量对断口表面质量的影响，如剪、
粗磨时间、切削速度和裁剪压力等，另外还需要考虑剪边角度和刀片参数的影响。

棒料高速精密剪切机理的断口表面质量主要取决于剪切过程中受力与热过程的交互作用。

该过程受剪切力、摩擦力和切削能量的影响。

由于剪切力影响断口的质量，因此应根
据不同的材料进行调整；摩擦力会影响热传导和冷却率，因此摩擦系数应根据棒料不同的
材料分别选择。

此外，剪切过程中切削能量也会影响棒料高速精密剪切机理的断口表面质量，刀片参数也需要根据材料不同而进行优化设计。

通过研究可以获得不同的材料对棒料高速精密剪切机理及其断口表面质量的影响模式，可为棒料生产实践提供可行方案，为工厂提高效率提供技术支持。

同时，可以借助计算机
仿真技术，进一步优化棒料高速精密剪切机理及其断口表面质量，从而提高切削效率，减
少剪切损耗。

综上所述，棒料高速精密剪切机理和断面质量的研究，可以针对棒料不同材料，通过
调整参数，改善剪切效果，提高剪切率，缩短剪切时间，进而降低能耗，提高加工质量和
生产效率。

机械开题报告范文精选7篇开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。

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毕业论文答辩致谢词大学毕业论文评语机械论文开题报告1课题名称：理论力学创新应用ZME型多功能实验台单自由度振动系统的测试一、选题的目的及意义：科学和经济的发展，人才聘用的市场化，都对毕业生的实际能力提出了很高的要求。

培养和训练毕业生的应用所学知识的能力、分析及解决问题的能力、实践动手能力和创新能力，是课题研究的基本目的。

机械振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中ZUI重要的研究领域之一。

机械振动指机器或结构物在平衡位置附近所做的“往复运动”。

在工程中，存在着很多振动现象。

如飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等。

机械振动降低了机器的动态精度和性能，机械振动会使机器产生交变载荷，这将导致机器使用寿命的降低甚至酿成灾难事故。

共振现象是工程中需要研究的重要课题，在共振区内振动都很强烈，会导致机器或结构过大变形，造成破坏。

因此有效地进行振动隔离或减振设计，消除和抑制振动的消极影响，是机械振动的一个主要研究方向之一。

研究机械振动的意义体现在发展振动理论、防范有害振动和利用有益振动等方面。

机械工业的技术水平和现代化程度极大地影响整个国民经济的技术水平。

现代化的工业、农业、交通等各个领域的发展要求设计出性能更好的机械设备，由此导致机械振动力学的发展和研究。

研究机械振动学的理论与方法，解释机械结构系统中各种复杂运动现象，实现大型复杂装备振动与噪声的有效控制，充分利用振动现象，是提升机械装备性能的重要手段，而机械振动系统测试是研究机械振动的重要手段。

机械振动测试是研究和解决工程技术中许多动力学问题必不可少的手段，可以用来求解机械结构的动力学参数：阻尼、固有频率等。

高速棒材倍尺剪控制原理及优化剪切
首先，高速棒材倍尺剪控制原理涉及到材料力学、机械设计和
控制工程等多个领域的知识。

在高速棒材倍尺剪切过程中，控制原
理主要包括力学原理和控制系统原理。

在力学原理方面，需要考虑
材料的强度、硬度以及切割过程中受到的力的大小和方向，以确保
切割过程中不会出现材料损伤或者设备故障。

在控制系统原理方面，需要设计合理的控制算法和系统结构，以实现对切割过程中刀具的
位置、速度和力的精确控制。

其次，优化剪切涉及到生产效率、切割质量和能耗等方面的考虑。

在优化剪切过程中，需要综合考虑切割速度、刀具材料、刀具
几何形状、切割压力和切割温度等因素，以实现切割过程的高效、
精确和稳定。

同时，还需要考虑材料的节能利用和设备的维护成本，以实现切割过程的经济可行性。

最后，从工程实践的角度来看，高速棒材倍尺剪控制原理及优
化剪切需要结合具体的生产设备和材料特性来进行研究和应用。

需
要通过实验和数据分析来验证和优化控制原理和剪切参数，以实现
高速棒材倍尺剪切过程的稳定性和高效性。

综上所述，高速棒材倍尺剪控制原理及优化剪切涉及到多个领域的知识和技术，需要综合考虑材料力学、控制系统原理和工程实践等方面的因素，以实现切割过程的精确、高效和稳定。

第29卷 第2期 苏州市职业大学学报 Vol.29，No.2 2018年6月 Journal of Suzhou Vocational University Jun.，2018 DOI：10.16219/ki.szxbzk.2018.02.017“塑料模具设计与制造”相关课程体系的构建李耀辉(苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215104)摘 要：针对高职院校模具设计与制造专业“塑料模具设计与制造”方向课程体系所存在的问题，结合专业人才培养目标，从课程体系的职业能力特点入手分析原有课程架构的弊端。

提出基于“职业能力为主线、工作过程一体化教学模式”的理念，对课程体系进行整合和重构，重点介绍“塑料模具CAD”课程体系的改革与探索。

关键词：模具专业；塑料模具；课程体系；职业能力中图分类号：G718.5 文献标志码：A 文章编号：1008-5475(2018)02-0079-04 Construction of the Course System of Plastic Mold Design and ManufactureLI Yaohui(School of Mechano-electrical Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China) Abstract： Addressing the problems of “Plastic Mold Design and Manufacture” course system in Suzhou Vocational University， and according to the goal of professional personnel training requirements， this paper starts with the professional ability characteristics of the curriculum system by analyzing the existing disadvantages of the curriculum system， the integration and reconstruction of the curriculum system is implemented， which is based on “occupational ability as the main line， integrated teaching mode based on working process” as the concept， and this paper mainly focuses on the reform and practice of “Plastic Mold CAD” curriculum system.Keywords：mold specialty；plastic mold；curriculum system；occuputional ability模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊工艺装备，广泛应用于机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、交通、医疗等制造领域。

高强度钢制轴类零件加工工艺研究段立科1 李洪星2发布时间：2023-06-01T09:44:21.511Z 来源：《工程建设标准化》2023年6期作者：段立科1 李洪星2 [导读] 高强度材料随着时代的发展得到了广泛应用。

但其性能相对特殊，所以在切削加工过程中存在较大难度，如零件加工中容易出现裂缝、刀具切削力容易受影响、刀具磨损速度较快等。

因此，如何进行高强度材料加工成为相关工作人员需要深入探讨的课题。

由于高强度钢制轴类零件的应用范围较广，所以本文以此为例进行加工工艺的探究，以期进一步提高高强度钢制轴类零件的加工效率与质量。

中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西省西安市 710089摘要：高强度材料随着时代的发展得到了广泛应用。

但其性能相对特殊，所以在切削加工过程中存在较大难度，如零件加工中容易出现裂缝、刀具切削力容易受影响、刀具磨损速度较快等。

因此，如何进行高强度材料加工成为相关工作人员需要深入探讨的课题。

由于高强度钢制轴类零件的应用范围较广，所以本文以此为例进行加工工艺的探究，以期进一步提高高强度钢制轴类零件的加工效率与质量。

关键词：高强度钢；轴类零件；加工工艺引言：高强度钢制轴类零件的加工具有较大难度，稍不注意便会出现裂缝，且刀具的耐用性、机床生产效率会受到材料性能的影响。

因此，在进行高强度钢制轴类零件加工时，相关工作人员需将相关工艺利用起来，并在加工中注意一些问题。

下列就高强度钢制轴类零件加工工艺进行深入研究，旨在为相关工作人员带来启发，实现高强度钢制轴类零件的有效加工。

1.常见轴类零件的结构1.1轴类零件结构轴类零件为机器中的零部件，通常用来支撑传动零部件，主要作用是传递荷载、承载。

其可划分至旋转体零件，组成部分包括但不限于退刀槽、圆柱表面、台阶、端面等。

以用途为依据，一般可分为光轴零件、阶梯轴零件、偏心轴零件、空心轴零件等。

由于阶梯轴零件的加工工艺具有一定特点，且可反应多数轴类零件的加工特色，所以，本文以此为例进行了研究。

◀石油管工程▶氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究∗艾红倪１㊀张东１㊀于浩波２㊀彭世垚３㊀欧阳欣３㊀张对红３㊀刘啸奔１(１ 中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程中心㊀２ 中国石油大学(北京)油气装备材料失效与腐蚀防护北京市重点实验室㊀３ 国家管网科学技术研究总院分公司)艾红倪ꎬ张东ꎬ于浩波ꎬ等.氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１３６－１４４.ＡｉＨｏｎｇｎｉꎬＺｈａｎｇＤｏｎｇꎬＹｕＨａｏｂｏꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１３６－１４４.摘要:在 双碳 目标背景下ꎬ天然气管道掺氢将成为未来大规模㊁长距离输送氢气的主要方式ꎮ但氢气的掺入将会对现有天然气管道运行㊁安全维护等方面带来新的挑战ꎮ针对纯氢环境下高钢级管道力学性能劣化规律不明确的问题ꎬ通过总结并对比现有试验过程中纯氢环境模拟方法ꎬ优选出高压动态气相充氢作为试验的纯氢环境模拟方法ꎬ并在不同纯氢环境㊁１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率下ꎬ针对Ｘ８０管线钢开展了多组高压慢应变速率拉伸试验ꎬ获得试验数据及试样断口形貌ꎬ分析氢对管线钢力学性能的影响ꎮ分析结果认为:在纯氢环境中Ｘ８０管线钢的屈服强度㊁极限抗拉强度相对于空气环境中略微增加ꎬ增加程度均小于８％ꎻ在１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率的氢环境下ꎬＸ８０管线钢的断后伸长率分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎬ表明随着位移速率的减小ꎬ管线钢氢损伤程度增大ꎻ气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎮ研究结果对高压天然气管道掺氢或纯氢管道的设计与评价具有一定的参考价值ꎮ关键词:氢气输送ꎻ高钢级管线ꎻ掺氢ꎻ力学性能ꎻ断口形貌ꎻ相容性试验ꎻ抗拉强度中图分类号:ＴＥ８３２㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２３ １２ ０２０ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈ￣ＧｒａｄｅＰｉｐｅｌｉｎｅＳｔｅｅｌＡｉＨｏｎｇｎｉ１㊀ＺｈａｎｇＤｏｎｇ１㊀ＹｕＨａｏｂｏ２㊀ＰｅｎｇＳｈｉｙａｏ３㊀ＯｕｙａｎｇＸｉｎ３㊀ＺｈａｎｇＤｕｉｈｏｎｇ３㊀ＬｉｕＸｉａｏｂｅｎ１(１ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳａｆｅｔｙꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎻ２ ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌＦａｉｌｕｒｅａｎｄＣｏｒｒｏｓｉｏｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒＯｉｌａｎｄＧａｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎻ３ ＰｉｐｅＣｈｉｎａＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｔｅｘｔｏｆｃａｒｂｏｎｐｅａｋｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎｎｅｕｔｒａｌｉｔｙｔａｒｇｅｔｓꎬｈｙｄｒｏｇｅｎｂｌｅｎｄｉｎｇｉｎｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｍｅａｎｓｏｆｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅꎬｌｏｎｇ￣ｄｉｓｔａｎｃｅｈｙｄｒｏｇｅｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｗｉｌｌｂｒｉｎｇｎｅｗｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｔｏｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｓａｆｅｔｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓ.Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇｔｈｅｉｓｓｕｅｏｆｕｎｃｌｅａｒｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｌｉｎｅｓｉｎａｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｂｙｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇａｎｄｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｈｙ￣ｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇꎬＨｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｙｎａｍｉｃｇａｓｅｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｗａｓｏｐｔｉｍａｌｌｙｓｅｌｅｃｔｅｄｆｏｒｓｉｍｕｌａ￣６３１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期∗基金项目:国家自然科学基金项目 逆断层作用下Ｘ８０管道屈曲演化与韧性破损机理研究 (５２００４３１４)ꎻ国家重点研发计划项目高压力高钢级管道失效机理与全生命周期可靠性评价技术研究 (２０２２ＹＦＣ３０７０１０１)ꎻ国家管网科学研究与技术开发项目 高钢级管道环焊缝失效机理研究 (ＷＺＸＧＬ２０２１０５)㊁ 高钢级管道环焊缝缺陷检测评价技术研究 (ＷＺＸＧＬ２０２１０４)ꎻ北京市科协项目 青年人才托举工程 (ＢＹＥＳＳ２０２３１４５)ꎮｔｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓａｎｄｔｗｏｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓꎬ１ ０１ˑ１０－４ａｎｄ１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓꎬｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｔｓｏｆｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｌｏｗｓｔｒａｉｎｒａｔｅｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ.Ａｆｔｅｒｔｈｅｓｅｔｅｓｔｓꎬｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎｄｓａｍｐｌｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄꎬｗｈｉｃｈｗａｓｔｈｅｎｕｓｅｄｔｏａｎａ￣ｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ.ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｒｅｇａｒｄｔｈａｔｉｎａｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｕｌｔｉｍａｔｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓｌｉｇｈｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅａｉｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ８％ꎻｕｎｄｅｒｔｈｅｔｗｏｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓｏｆ１ ０１ˑ１０－４ａｎｄ１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓｉｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬｔｈｅｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｆｔｅｒｆｒａｃｔｕｒｅｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ６ ０４％ａｎｄ１４ ８８％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔａｓｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｄａｍａｇｅｔｏｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｃｒｅａｓｅｓꎻｇａｓｅｏｕｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓａｎｄｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌａｍｉｎｅｅｘｈｉｂｉｔｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｓｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｉｎ￣ｄｕｃｅｄｄａｍａｇｅｔｏＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｎｄｉｎｇｓｐｒｏｖｉｄｅｖａｌｕａｂｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｂｌｅｎｄｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｒｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒｏｇｅｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎻｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｌｉｎｅｓꎻｈｙｄｒｏｇｅｎｂｌｅｎｄｉｎｇꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙꎻｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎻｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔꎻｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ０㊀引㊀言双碳 目标的提出明确了我国能源系统向低碳化转型的关键时间节点ꎬ而氢能对于 双碳 目标的实现起到了尤为重要的作用[１－２]ꎮ氢能的利用首先要解决大规模㊁安全及高效运输氢气的问题ꎮ利用现有天然气管道输送混氢天然气对降低氢气输送成本㊁扩大输送范围有重要意义ꎬ更有力地促进了西部可再生能源制氢的发展[１]ꎮ进入２１世纪后ꎬ多个国家均设立了天然气管道混氢输送示范项目[３－４]ꎬ并且相继开展了在役天然气管道掺氢试验与研究ꎬ取得了一定的研究成果ꎮ在役天然气管道掺入氢气后ꎬ由于氢气与天然气特性存在差异ꎬ将会给掺氢天然气系统的运行与维护带来技术和安全等方面的挑战ꎬ其中氢对管道母材及焊缝的影响是建设掺氢天然气管道需解决的首要问题ꎮ近年来ꎬ我国天然气长输管道正向着长运距㊁大口径㊁高压力及高钢级方向发展ꎬ且输气干线所用钢材以Ｘ７０和Ｘ８０管线钢为主ꎬ故相关学者相继以高钢级管道为研究对象ꎬ分别针对设计㊁运行㊁评价及维护等诸多方面开展研究[１０－１８]ꎮ在目前氢与管道相容性研究中ꎬ所开展的试验主要针对纯氢环境㊁煤制气环境或低掺氢比(体积分数)条件下等级在Ｘ７０及以下的管线钢力学性能的研究[５－９]ꎬ且由于氢环境试验标准不完善ꎬ导致现有的试验结果不准确ꎬ不同学者得出的研究结论存在显著差异[１９－２２]ꎮ于是提出接近真实管道服役状态的氢环境模拟方法来完善试验标准ꎬ并探究氢环境下高钢级管道力学性能劣化规律ꎬ是我国高压天然气管道掺氢可行性论证的重要一环ꎮ本文通过总结并对比现有试验过程中氢环境的模拟方法ꎬ得出接近于真实管道服役状态的氢环境模拟方法ꎬ并结合研究需求ꎬ以Ｘ８０管线钢为主要研究对象ꎬ开展慢应变速率拉伸试验ꎬ获得试验数据及试样断口形貌ꎬ分析氢对管线钢力学性能的影响规律ꎬ以期为掺氢天然气管道完整性评价提供数据基础ꎮ１㊀试验环境与试验标准１ １㊀氢环境模拟方法在已开展的氢与管道相容性试验中ꎬ对于氢环境的模拟主要分为２类:预充氢环境和临氢环境ꎮ所谓预充氢是指在力学试验开始前将试验所用试样置于静态氢环境下ꎬ充氢完成后再进行力学性能测试试验ꎬ主要采用高压气相预充氢㊁电化学预充氢[２３]以及高压气相热充氢等方法ꎻ动态充氢则是在力学性能测试试验过程中ꎬ采用液相或气相充氢的方法对试样进行动态充氢操作[２４－２６]ꎮ统计已发表文献发现ꎬ目前相关试验主要通过电化学充氢和气相充氢２种方式开展ꎮ由于试验条件限制㊁电化学充氢操作简单等ꎬ目前采用电化学充氢方法进行氢与管道相容性试验占有较大比例ꎮ文献[７]㊁[２７]及[２８]均通过电化学预充氢方法对多种ＡＰⅠ级管线钢(Ｘ６０ＳＳ㊁Ｘ６０㊁Ｘ７０㊁Ｘ８０及Ｘ１００等)的氢脆敏感性进行试验研究ꎬ结果表明:每种管线钢的力学性能都发生了明显下降ꎬ产生了延性损失ꎬ但电化学充氢后的管线钢试样在常温下放置７ｄ后延性损失可恢复ꎬ且充氢后断裂韧度与氢气体积分数呈线性关系降低ꎬ焊缝热影响区表现出较低的冲击性能ꎮ对于气相充氢ꎬ国内多位学者[２９－３１]分别对Ｘ５２㊁Ｘ６０㊁７３１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀Ｘ６５及Ｘ７０等多种管线钢分别在纯氢㊁低掺氢比的混氢环境中开展慢应变速率拉伸试验ꎬ结果表明:氢环境下材料的屈服强度和抗拉强度变化不大ꎬ但断后伸长率以及断面收缩率显著降低ꎬ且降低程度随材料强度的增加而增大ꎬ并伴随有断口形貌的变化ꎮ国内外研究机构[３２－３５]在低掺氢比(氢气体积分数为１％)㊁纯氢条件下对Ｘ７０管线钢开展ＣＴＯＤ(裂纹尖端张开位移)试验ꎬ结果表明:氢降低了管线钢的断裂韧度ꎬ在掺氢比１％㊁１０ＭＰａ纯氢条件下Ｘ７０管线钢的断裂韧度从常温下的０ ４２ｍｍ分别降低到０ ２１和０ １１ｍｍꎮ从目前的研究情况来看ꎬ国内外对Ｘ８０管线钢在氢环境下力学性能影响规律的研究较少ꎬ尤其是在高压气相充氢环境下开展的试验较为匮乏ꎬ应大量开展相关试验ꎬ明确在高压氢气条件下氢对Ｘ８０管线钢力学性能的劣化规律ꎮ与电化学预充氢相比ꎬ室温高压气相预充氢在充氢的过程中氢原子在试样表面的扩散更加均匀ꎬ可以有效地改善电化学预充氢后氢原子在试样表面与内部之间存在的较大质量分数梯度问题ꎮ由于掺氢或纯氢管道的运行环境为常温高压含氢环境ꎬ所以采用高压气相的方法是试验试样进行预充氢的最佳方法ꎮ高压气相动态充氢过程中ꎬ氢渗入试样所经历的吸附㊁解离㊁扩散和偏聚行为将与管线钢所受的应力状态耦合ꎬ同时满足工况相似㊁应力场相似及氢质量分数扩散场相似原则[３６]ꎮ因此ꎬ若开展氢环境下管线钢力学性能试验ꎬ目前最准确㊁最能反映管材真实服役状态的氢环境模拟方法为高压气相预充氢＋高压气相动态充氢方法ꎮ１ ２㊀试验标准在试验标准方面ꎬ国内外都已颁布关于氢环境下测定材料力学性能的试验标准ꎮ在国外ꎬ美国材料与试验协会颁布的ＡＳＴＭＧ１４２ ９８(２０１６)«测定金属在氢气中氢脆敏感性的标准试验方法»中ꎬ规定了在高压或高温２种气态含氢环境中测定金属拉伸性能的方法ꎬ其中包括光滑圆棒试样及缺口试样２种用于测试的试样ꎮ国内与氢环境下测定材料力学性能试验有关的标准是ＧＢ/Ｔ３４５４２ ２ ２０１８«氢气储存输送系统第２部分:金属材料与氢环境相容性试验方法»ꎬ标准中规定了氢环境下测定材料力学性能的试验方法㊁设备要求㊁试样信息以及注意事项等但是上述标准还没有形成完整的体系[３７]ꎬ对于氢环境下材料断裂韧度测定的试验方法及标准还没有明确和详细的规定ꎬ试验过程中一些参数的选取范围㊁操作细节也尚未在标准中体现ꎮ由于缺乏国际统一的金属材料相容性试验标准ꎬ目前各国学者使用气相充氢方法得到的试验结果呈现不同形式的分散性ꎬ甚至还存在试验结论相矛盾的情况[６ꎬ３０]ꎮ因此ꎬ亟需进一步开展试验研究ꎬ并制定国际统一的金属材料相容性试验标准体系ꎬ使得试验结果相对准确并呈现可重复性ꎮ２㊀慢应变速率拉伸试验２ １㊀试验准备本文中试验材料选用ø１２１９ｍｍˑ２２ｍｍ的Ｘ８０管线钢ꎬ化学成分(质量分数)如表１所示ꎬ试样如图１所示ꎮ试验开始前ꎬ用１０００号砂纸打磨试样以除去试样表面的加工痕迹ꎬ防止其影响试验结果ꎬ之后使用去离子水冲洗试样ꎬ最后将其放置于真空的干燥器皿中备用ꎮ图１㊀试验试样图Ｆｉｇ １㊀Ｔｅｓｔｓａｍｐｌｅｄｉａｇｒａｍ表１㊀Ｘ８０管线钢的质量分数试验选用美国ＣＯＲＴＥＳＴ公司生产的慢应变速率腐蚀试验拉伸机ꎬ具体试验操作过程参考标准ＡＳＴＭＧ１４２进行ꎮ本文共开展６组试验ꎬ详细工况信息如表２所示ꎮ第１~４组试验可探究氢对管线钢应力应变本构特性的影响ꎬ以及位移速率对管线钢氢致损伤的影响ꎻ第５组试验在氢气环境中加入了气相缓蚀剂ꎬ结合第３㊁４组试验所得的数据８３１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期可探究缓蚀剂对管线钢氢损伤是否存在抑制作用ꎻ环己胺具有极性基因可作为有机缓蚀剂ꎬ为探究其对管线钢氢损伤的影响ꎬ设置了第６组试验ꎬ结合第３㊁４组试验可探究环己胺对管线钢氢损伤是否存在抑制作用ꎮ表２㊀试验工况信息３㊀氢对管线钢力学性能影响规律３ １㊀应力应变本构特性３ １ １㊀氢环境的影响选用表２中第１~４组试验所得到的数据绘制不同条件下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线ꎬ如图２所示ꎮ从图２可知ꎬ在氢气环境与空气环境下Ｘ８０钢弹性阶段无明显差异ꎬ相较于空气环境ꎬ在氢气环境下钢的颈缩点对应的应力和应变值明显增大ꎬ颈缩阶段曲线走势较为陡峭ꎬ且断裂所用时间较短ꎮ在材料力学中描述管线钢拉伸性能的力学性能指标主要包括屈服强度㊁极限抗拉强度㊁试样断后伸长率及断面收缩率[３８]等ꎮ其中试样的断后伸长率㊁断面收缩率可作为氢脆敏感性的量化指标ꎬ断后伸长率和断面收缩率越小ꎬ管线钢的脆性越强[３９]ꎮ本文选用断后伸长率作为Ｘ８０管线钢氢损伤程度的评价指标ꎬ其计算公式为:Ａ＝[(Ｌｒ－Ｌ０)/Ｌ０]ˑ１００％(１)式中:Ａ为断后伸长率ꎬ％ꎻＬｒ为试样断裂后标距段长度ꎬｍｍꎻＬ０为标距段原始长度ꎬｍｍꎮ在氢气环境中ꎬ管线钢断后伸长率相对于空气环境中的降低程度用氢脆指数Ｆ表示[４０－４１]:Ｆ＝Ａ０－ＡＨＡ０ˑ１００％(２)式中:Ｆ为氢脆指数ꎬ％ꎻＡ０为空气中的断后伸长率ꎬ％ꎻＡＨ为在氢气中的断后伸长率ꎬ％ꎮ利用试验数据以及公式得出每组试验Ｘ８０管线钢的力学性能指标ꎬ如表３所示ꎮ图２㊀不同条件下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线Ｆｉｇ ２㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ表３㊀氢气或空气环境下Ｘ８０管线钢的力学性能－４ｍｍ/ｓ时ꎬ在氢气环境中Ｘ８０管线钢的屈服强度相较于空气环境中增加了３ ３８％ꎻ对于极限抗拉强度ꎬ在２种位移速率的氢环境下钢的极限抗拉强度相对于空气环境下分别增大了７ ２３％和３ ７７％ꎬ氢使Ｘ８０管线钢的断后伸长率在２种位移速率下分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎬ使钢的塑性降低ꎮ３ １ ２㊀位移速率的影响将第２㊁４组试验得到数据处理后绘制成如图３所示的曲线ꎮ从图３可以看出:在２种位移速率９３１ ２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀图３㊀不同位移速率的氢气环境下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线Ｆｉｇ ３㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓ的氢气环境下Ｘ８０钢弹性阶段无明显差异ꎻ对于屈服阶段ꎬ在应变相同的情况下位移速率为１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的氢气环境中钢所对应的应力值略大于位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ的应力值ꎻ在位移速率为１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的氢气环境下ꎬＸ８０管线钢的颈缩点对应的应力和应变值明显大于位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ条件下的值ꎬ颈缩阶段的曲线走势较为平缓ꎬ且断裂所用时间较长ꎮ位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度用位移速率变化前后氢脆指数的变化率来表示ꎬ记为Ｋꎬ计算公式如下:Ｋ＝ＦＨ１－ＦＨ２ＦＨ１ˑ１００％(３)式中:Ｋ为影响程度ꎬ％ꎻＦＨ１为试样在较小位移速率条件下的氢脆指数ꎬ％ꎻＦＨ２为试样在较大位移速率条件下的氢脆指数ꎬ％ꎮ利用公式以及试验数据分别得出２组试验Ｘ８０管线钢的断后伸长率㊁氢脆指数以及位移速率影响程度ꎬ结果如表４所示ꎮ从表４可以看出:随着位移速率的减小ꎬＸ８０管线钢的屈服强度和极限抗拉强度都明显降低ꎬ断后伸长率也随之降低ꎬ导致氢脆指数增大ꎬ使Ｘ８０管线钢塑性降低ꎻ位移速率从１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ降低到１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ对钢氢损伤影响程度为５９ ４０％ꎬ说明位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤程度影响较大ꎮ表４㊀不同位移速率条件下Ｘ８０管线钢的力学性能图４㊀不同缓蚀剂条件下Ｘ８０管线钢应力－应变曲线Ｆｉｇ ４㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ为探究缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的抑制作用ꎬ选用表２中第３~６组试验所得到的Ｘ８０管线钢应力㊁应变值绘制相应的应力－应变曲线ꎬ结果如图４所示ꎮ从图４可以看出ꎬ这４种不同的试验环境对Ｘ８０管线钢弹性阶段的力学性能无显著影响ꎮ从颈缩点来看ꎬ在纯氢气和氢气＋气相缓蚀剂２种环境下ꎬＸ８０管线钢的颈缩点相近ꎬ且颈缩点对应的应力和应变值均大于空气环境中颈缩点对应的值ꎬ而在图４所示的４种环境中ꎬ在氢气＋环己胺环境下Ｘ８０管线钢的颈缩点对应的应力和应变值最大ꎮ对于总应变ꎬ在氢气＋气相缓蚀剂环境下Ｘ８０管线钢的总应变最大ꎬ空气环境下Ｘ８０管线钢的总应变略小ꎬ而氢气＋环己胺环境下Ｘ８０管线钢的总应变次之ꎬ纯氢气环境下Ｘ８０管线钢的总应变最小ꎮ缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度用缓蚀剂加入前后氢脆指数的变化率来表示ꎬ记为Ｉꎬ其计算公式如下:Ｉ＝ＦＨ－ＦＨ＋ＬＦＨˑ１００％(４)式中:ＦＨ为试样在氢气环境中的氢脆指数ꎬ％ꎻＦＨ＋Ｌ为试样在氢气＋缓蚀剂环境中的氢脆指数ꎬ％ꎮ利用公式以及试验数据分别得出每组试验Ｘ８０管线钢的断后伸长率㊁氢脆指数以及缓蚀剂影响程度ꎬ结果如表５所示ꎮ通过观察断后伸长率可以得出ꎬ气相缓蚀剂的加入使Ｘ８０管线钢的断后伸长率相较于纯氢环境增大了２７ ６２％ꎬ甚至高于空气环境中的值ꎬ使管线钢的塑性增强ꎻ环己胺的加入０４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期使Ｘ８０管线钢的断后伸长率增大了３ １４％ꎬ但低于空气环境中的值ꎬ使管线钢的塑性较纯氢环境略有增强ꎮ氢环境中加入气相缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤影响程度为１５８ ００％ꎬ而加入环己胺的影响程度为１７ ９４％ꎬ意味着气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎬ且气相缓蚀剂对其影响程度较大ꎬ环己胺的影响程度较小ꎮ表５㊀不同缓蚀剂条件下Ｘ８０管线钢的力学性能Ｔａｂｌｅ５㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅ试验完成后ꎬ利用ＫＹＫＹ－ＥＭ６２００型扫描电子显微镜对断裂后的试样的断口形貌进行观察ꎬ得到各试样在放大不同倍数下的断口形貌图ꎬ如图５㊁图６及图７所示ꎮ图５㊀氢气或空气环境下Ｘ８０钢试样的断口形貌Ｆｉｇ ５㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓｐｅｃｉｍｅｎｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｏｒａｉｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ观察图５可以得到:在空气环境中试样断口有明显的颈缩现象ꎬ且收缩面积较大㊁断口面积较小ꎻ在纯氢气环境中试样断口也存在颈缩现象ꎬ但相对于空气环境收缩面积较小㊁断口面积较大ꎬ此现象表明在空气环境中Ｘ８０管线钢试样相对于纯氢环境塑性变形较大ꎻ在空气环境中试样的断口形貌包括中心纤维区和边缘的剪切区ꎮ图５ａ中用红色标记成Ⅰ的区域为中心纤维区ꎬ标记成Ⅱ的区域为剪切区ꎮ剪切区相对平整ꎬ与断面成４５ʎꎮ而在纯氢环境中试样的断口形貌不存在相对平整的剪切区ꎬ只具有中心纤维区ꎬ且出现明显的裂纹ꎬ这意味着氢会导致Ｘ８０管线钢母材的塑性降低ꎮ观察图６中放大１０００倍的Ｘ８０管线钢试样在空气环境中的断口形貌可得ꎬ在空气环境下试样断口形貌以韧窝为主ꎮ其中半径大㊁深度较深的韧窝称为大韧窝(如图６ｂ和图６ｄ中用红色方形标记的区域)ꎬ同时大韧窝周围会夹杂着较小而密集且均匀分布的韧窝称为小韧窝(如图６ｂ和图６ｄ中用红色椭圆形标记的区域)ꎬ此类断口形貌具有典型的韧性断裂特征ꎮ当试验环境为位移速率１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的纯氢环境时ꎬ观察放大２００倍的试样的断口形貌发现ꎬ在纯氢环境下Ｘ８０管线钢试样出现图６㊀不同位移速率条件下Ｘ８０钢试样的断口形貌Ｆｉｇ ６㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓ明显的裂纹ꎬ如图６ｅ中蓝色椭圆形标记的区域ꎮ在放大１０００倍的试样断口形貌中大韧窝(红色方形标记的区域)的数量相较于空气中明显减少ꎬ半径变小ꎬ深度变浅ꎬ且小韧窝(红色椭圆形标记的区域)的分布较为稀疏ꎻ同时在韧窝周围出现较小且平滑的过渡区域ꎬ呈现出准解理特征ꎬ如图６ｆ中蓝色方形标记的区域ꎬ此类断口形貌特征为典型的脆性断裂特征ꎮ在其余条件不变的条件下ꎬ将位移速率减小至１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ后ꎬ放大２００倍的试样断口形貌中裂纹尺寸变大ꎬ几乎贯穿整个断面ꎬ如图６ｇ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝逐渐消失ꎬ小韧窝数量也随之减少且尺寸极为窄小㊁分布更加稀疏ꎬ同时断面较为平滑ꎬ出现较大的准解理平面ꎬ如图１４１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀６ｈ所示ꎮ这表明随着位移速率的减小ꎬＸ８０管线钢的塑性损失增大ꎬ且内部出现明显裂纹ꎬ氢脆现象加剧ꎬ失效风险增大ꎮ图７㊀不同环境下Ｘ８０钢试样断口形貌Ｆｉｇ ７㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ对比图７中位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ㊁不同环境下进行试验得到的Ｘ８０管线钢母材试样的断口形貌可以得到ꎬ在氢气＋气相缓蚀剂环境下放大２００倍的试样断口形貌中裂纹消失ꎬ断面特征主要以韧窝为主ꎬ如图７ｅ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝的数量㊁半径及深度均大于纯氢环境中的值ꎬ但小于空气环境中的值ꎬ如图７ｆ所示ꎬ其断裂形式为韧性断裂ꎮ而在氢气＋１００ｍＬ环己胺环境下放大２００倍的试样断口形貌中仍然存在细小的裂纹ꎬ断面特征同样以韧窝为主ꎬ如图７ｇ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝的数量㊁半径及深度均大于纯氢环境中的值ꎬ但小于氢气＋气相缓蚀剂环境中的值ꎬ如图７ｈ所示ꎬ其断裂形式为韧性断裂ꎮ上述现象说明ꎬ气相缓蚀剂与环己胺均有降低在纯氢环境下Ｘ８０管线钢塑性损失㊁减轻Ｘ８０钢氢损伤程度㊁抑制氢脆的作用ꎬ但气相缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度更大ꎬ抑制氢脆作用更强ꎮ４㊀结㊀论(１)高压气相预充氢＋高压气相动态充氢是目前最能反映管材实际服役工况的氢环境相容试验方法ꎮ(２)氢会使管线钢的屈服强度㊁极限抗拉强度略微增加ꎬ在１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率的纯氢环境下分别增大了７ ２３％和３ ７７％ꎬ断后伸长率分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎻ且位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤程度影响较大ꎬ位移速率从１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ降低到１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ对Ｘ８０管线钢氢损伤影响程度为５９ ４０％ꎬ随着位移速率的减小ꎬ管线钢氢损伤程度增加ꎮ(３)氢会降低管线钢的断裂韧度ꎬ在纯氢环境中的试样断口存在颈缩现象ꎬ但相对于空气环境收缩面积较小㊁断口面积较大ꎬ产生一定的塑性损失ꎬ且断口形貌特征为典型的脆性断裂特征ꎮ同时随着位移速率的减小ꎬ管线钢的塑性损失增大ꎬ且内部出现明显裂纹ꎮ(４)气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎬ且气相缓蚀剂对其影响程度较大ꎬ环己胺的影响程度较小ꎮ在抑制管线钢氢损伤的措施中ꎬ可以考虑采用气相缓蚀剂作为氢损伤的抑制剂ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀黄晓勇ꎬ陈卫东ꎬ王永中ꎬ等.世界能源蓝皮书:世界能源发展报告(２０２１)[Ｍ].北京:社会科学文献出版社ꎬ２０２１.ＨＵＡＮＧＸＹꎬＣＨＥＮＷＤꎬＷＡＮＧＹＺꎬｅｔａｌ.Ｂｌｕｅｂｏｏｋｏｆｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙ:ａｎｎｕａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｏｎｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙ(２０２１)[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ(Ｃｈｉｎａ)ꎬ２０２１.[２]㊀朱珠ꎬ廖绮ꎬ邱睿ꎬ等.长距离氢气管道运输的技术经济分析[Ｊ].石油科学通报ꎬ２０２３ꎬ８(１):１１２－１２４.ＺＨＵＺꎬＬＩＡＯＱꎬＱＩＵＲꎬｅｔａｌ.Ｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍ￣ｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｎｌｏｎｇ￣ｄｉｓｔａｎｃｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒ￣ｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０２３ꎬ８(１):１１２－１２４.[３]㊀ＤＥＭＩＲＭＥꎬＤＩＮＣＥＲＩ.ｃｏｓｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｅｖａｌｕａ￣ｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｄｅｌｉｖｅｒｙｓｃｅｎａｒｉｏｓ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１８ꎬ４３(２２):１０４２０－１０４３０.[４]㊀ＩＳＡＡＣＴ.ＨｙＤｅｐｌｏｙ:ｔｈｅＵＫ ｓｆｉｒｓｔｈｙｄｒｏｇｅｎｂｌｅｎｄｉｎｇｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｊｅｃｔ[Ｊ].ＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１９ꎬ３(２):１１４－１２５.２４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期[５]㊀ＢＡＥＫＵＢꎬＬＥＥＨＭꎬＢＡＥＫＳＷꎬｅｔａｌ.ＨｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒＸ－７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓ[Ｃ]ʊＡＳＭＥ２０１５ＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＢｏｓｔｏｎꎬＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓꎬＵＳＡ:ＡＳＭＥꎬ２０１５:Ｖ０６ＢＴ０６Ａ０１８.[６]㊀ＨＵＡＮＧＧꎬＺＨＥＮＧＪＹꎬＭＥＮＧＢꎬｅｔａｌ.ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｎａｔｕｒａｌｇａｓ/ｈｙｄｒｏｇｅｎｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬ２０２０ꎬ２９(３):１５８９－１５９９. [７]㊀ＭＯＳＴＡＦＩＪＵＲＲＫＭꎬＭＯＨＴＡＤＩ￣ＢＯＮＡＢＭＡꎬＯＵＥＬＬＥＴＲꎬｅｔａｌ.ＡｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｏｌｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＰＩＸ６０ꎬＸ６０ＳＳꎬａｎｄＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１９ꎬ９０(８):１９０００７８. [８]㊀ＮＧＵＹＥＮＴＴꎬＰＡＲＫＪꎬＫＩＭＷＳꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｗｐａｒｔｉａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎａｍｉｘｔｕｒｅｗｉｔｈｍｅｔｈａｎｅｏｎｔｈｅｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２０ꎬ４５(３):２３６８－２３８１.[９]㊀ＳＯＮＧＥＪꎬＢＡＥＫＳＷꎬＮＡＨＭＳＨꎬｅｔａｌ.Ｎｏｔｃｈｅｄ￣ｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｅｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎ:ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌＸ７０ａｎｄａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｔｙｐｅ３０４Ｌꎬ３１６Ｌｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１７ꎬ４２(１２):８０７５－８０８２. [１０]㊀郑伟ꎬ张宏ꎬ刘啸奔ꎬ等.断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０１５ꎬ４３(１２):１０９－１１３.ＺＨＥＮＧＷꎬＺＨＡＮＧＨꎬＬＩＵＸＢꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅＦＥＭｍｏｄｅｌｓｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｆａｕｌｔｍｏｖｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１５ꎬ４３(１２):１０９－１１３.[１１]㊀杨辉ꎬ王富祥ꎬ钟婷ꎬ等.基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价[Ｊ].石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(５):１５０－１５６.ＹＡＮＧＨꎬＷＡＮＧＦＸꎬＺＨＯＮＧＴꎬｅｔａｌ.Ｓｔｒａｉｎ￣ｂａｓｅｄａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓｏｎｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｌｉｎｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２２ꎬ５０(５):１５０－１５６.[１２]㊀赵新威ꎬ曾祥国ꎬ姚安林ꎬ等.地震载荷作用下埋地输气管道的数值模拟[Ｊ].石油机械ꎬ２０１４ꎬ４２(３):１０４－１０９.ＺＨＡＯＸＷꎬＺＥＮＧＸＧꎬＹＡＯＡＬꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂｕｒｉｅｄｇａｓｐｉｐｅ￣ｌｉｎｅｕｎｄｅｒｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎ￣ｅｒｙꎬ２０１４ꎬ４２(３):１０４－１０９.[１３]㊀张宏ꎬ吴锴ꎬ冯庆善ꎬ等.高钢级管道环焊缝断裂韧性与裂尖拘束关系[Ｊ].石油学报ꎬ２０２３ꎬ４４(２):３８５－３９３.ＺＨＡＮＧＨꎬＷＵＫꎬＦＥＮＧＱＳꎬｅｔａｌ.Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅ￣ｔｗｅｅｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃｒａｃｋｔｉｐｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈｐｉｐｅｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓ[Ｊ].ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｅｉｓｉｎｉ￣ｃａꎬ２０２３ꎬ４４(２):３８５－３９３.[１４]㊀ＪＩＡＮＧＪＸꎬＺＨＡＮＧＨꎬＺＨＡＮＧＤꎬｅｔａｌ.Ｆｒａｃｔｕｒｅｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅｏｆｍｉｔｒｅｄＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｗｉｔｈｃｒａｃｋｄｅｆｅｃｔｉｎｂｕｔｔｗｅｌｄ:ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｔｈｉｎ￣ＷａｌｌｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２２ꎬ１７７:１０９４２０. 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[１９]㊀ＨＡＬＬＪＥꎬＨＯＯＫＥＲＰꎬＪＥＦＦＲＥＹＫＥ.Ｇａｓｄｅｔｅｃ￣ｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ/ｎａｔｕｒａｌｇａｓｂｌｅｎｄｓｉｎｔｈｅｇａｓｉｎｄｕｓｔｒｙ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２１ꎬ４６(２３):１２５５５－１２５６５.[２０]㊀ＹＩＬＤＩＲＩＭＡ.ＮＡＴＵＲＡＬＨＹ(ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｄｅｌｉｖｅｒｙ)ｐｒｏｊｅｃｔｏｂ￣ｊｅｃｔｉｖｅｓａｎｄｓｏｍｅｒｅｓｕｌｔｓ[Ｃ]ʊ１８ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｅ￣ｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＮａｔｕｒａｌＧａｓＣｏｎｇｒｅｓｓａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆＴｕｒｋｅｙ.ＡｎｋａｒａꎬＴｕｒｋｅｙ:ＥｕｒｏｐｅａｎＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＧｅｏ￣ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０１１:ｃｐ－３７７－００１５５. [２１]㊀ＡＮＯＮ.ＧＤＦＳｕｅｚꎬＭｃＰｈｙｉｎＦｒｅｎｃｈＧＲＨＹＤｐｒｏｊｅｃｔｏｎｍｅｔｈａｎｅꎬｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＦｕｅｌＣｅｌｌｓＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０１２ꎬ２０１２(１２):１０.[２２]㊀ＫＩＰＰＥＲＳＭＪꎬＤＥＬＡＡＴＪＣꎬＨＥＲＭＫＥＮＳＲＪＭꎬｅｔａｌ.Ｐｉｌｏｔｐｒｏｊｅｃｔｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｎｎａｔｕｒａｌｇａｓｏｎｉｓ￣ｌａｎｄｏｆＡｍｅｌａｎｄｉｎｔｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ[Ｃ]ʊＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧａｓＵｎｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１１(ＩＧＲＣ２０１１).ＳｅｏｕｌꎬＫｏｒｅａ:ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧａｓＵｎｉｏｎＲｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅＳｅｃｒｅｔａｒｙＧｅｎｅｒａｌ(ＩＧＵ)ꎬ２０１１:１１６３－１１７７. [２３]㊀张士欢ꎬ王荣.Ｘ８０管线钢电化学充氢后的断裂特３４１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀性研究[Ｊ].石油机械ꎬ２００８ꎬ３６(１):１６－１８.ＺＨＡＮＧＳＨꎬＷＡＮＧＲ.ＳｔｕｄｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｆｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｃｈａｒ￣ｇｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２００８ꎬ３６(１):１６－１８.[２４]㊀李守英ꎬ胡瑞松ꎬ赵卫民ꎬ等.氢在钢铁表面吸附以及扩散的研究现状[Ｊ].表面技术ꎬ２０２０ꎬ４９(８):１５－２１.ＬＩＳＹꎬＨＵＲＳꎬＺＨＡＯＷＭꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｄ￣ｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｎｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅ[Ｊ].ＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４９(８):１５－２１.[２５]㊀ＰＯＵＮＤＢＧ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｉｆｆｕｓｉｏｎ/ｔｒａｐｐｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎｇｒｅｓｓｉｎｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｌｏｙｓ[Ｊ].Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎꎬ１９８９ꎬ４５(１):１８－２５.[２６]㊀ＺＨＡＮＧＴＹꎬＺＨＥＮＧＹＰꎬＷＵＱＹ.Ｏｎｔｈｅｂｏｕｎｄａ￣ｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｉｒｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅ￣ｔｙꎬ１９９９ꎬ１４６(５):１７４１.[２７]㊀ＷＡＮＧＲ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆａＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００９ꎬ５１(１２):２８０３－２８１０.[２８]㊀ＬＥＥＪＡꎬＬＥＥＤＨꎬＳＥＯＫＭＹꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｉｎ￣ｄｕｃｅｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｒｏｐｉｎｗｅｌｄｃｏａｒｓｅ￣ｇｒａｉｎｅｄｈｅａｔ￣ａｆ￣ｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅｓｏｆｌｉｎｅｐｉｐｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈａｒａｃｔｅｒ￣ｉｚａｔｉｏｎꎬ２０１３ꎬ８２:１７－２２.[２９]㊀ＮＡＮＮＩＮＧＡＮＥꎬＬＥＶＹＹＳꎬＤＲＥＸＬＥＲＥＳꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｒｅｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｅｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ[Ｊ].ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１２ꎬ５９:１－９.[３０]㊀ＢＡＥＤＳꎬＳＵＮＧＣＥꎬＢＡＮＧＨＪꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈｌｙｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓｃｈａｒｇｉｎｇｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆＡＰＩＸ７０ｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１４ꎬ２０(４):６５３－６５８. [３１]㊀张体明ꎬ王勇ꎬ赵卫民ꎬ等.高压煤制气环境下Ｘ８０钢及热影响区的氢渗透参数研究[Ｊ].金属学报ꎬ２０１５ꎬ５１(９):１１０１－１１１０.ＺＨＡＮＧＴＭꎬＷＡＮＧＹꎬＺＨＡＯＷＭꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌａｎｄｗｅｌｄｉｎｇＨａｚｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏａｌｇａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｓｉｎｉｃａꎬ２０１５ꎬ５１(９):１１０１－１１１０. [３２]㊀ＢＡＥＫＵＢꎬＬＥＥＨＭꎬＢＡＥＫＳＷꎬｅｔａｌ.ＨｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒＸ－７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓ[Ｃ]ʊＡＳＭＥ２０１５ＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＢｏｓｔｏｎꎬＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓꎬＵＳＡ:ＡＳＭＥꎬ２０１５:Ｖ０６ＢＴ０６Ａ０１８.[３３]㊀ＮＧＵＹＥＮＴＴꎬＰＡＲＫＪＳꎬＫＩＭＷＳꎬｅｔａｌ.Ｅｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔｈｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌＸ７０ｕｎ￣ｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈｉｎｓｉｔｕｓｍａｌｌｐｕｎｃｈｔｅｓｔｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ:Ａꎬ２０２０ꎬ７８１:１３９１１４.[３４]㊀ＳＨＡＮＧＪꎬＷＡＮＧＪＺꎬＣＨＥＮＷＦꎬｅｔａｌ.Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｖｓ.ｈｙｄｒｏｇｅｎ/ｎａｔｕｒａｌｇａｓｍｉｘ￣ｔｕｒｅｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０２１ꎬ２９６:１２９９２４. [３５]㊀ＳＨＡＮＧＪꎬＺＨＥＮＧＪＹꎬＨＵＡＺＬꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２０ꎬ４５(５２):２８２０４－２８２１５.[３６]㊀郑津洋ꎬ周池楼ꎬ徐平ꎬ等.高压氢环境材料耐久性测试装置的研究进展[Ｊ].太阳能学报ꎬ２０１３ꎬ３４(８):１４７７－１４８３.ＺＨＥＮＧＪＹꎬＺＨＯＵＣＬꎬＸＵＰꎬｅｔａｌ.Ｒ＆Ｄｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓｓｉｎｉｃａꎬ２０１３ꎬ３４(８):１４７７－１４８３. [３７]㊀张来斌ꎬ胡瑾秋ꎬ张曦月ꎬ等.氢能制－储－运安全与应急保障技术现状与发展趋势[Ｊ].石油科学通报ꎬ２０２１ꎬ６(２):１６７－１８０.ＺＨＡＮＧＬＢꎬＨＵＪＱꎬＺＨＡＮＧＸＹꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆｓａｆｅｔｙａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙｇｕａｒａｎｔｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎꎬｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｒａｎｓ￣ｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０２１ꎬ６(２):１６７－１８０.[３８]㊀ＣＨＥＮＧＹＦ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒ￣ｍｅａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈＸ－６５ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｎｄｉｔｓｉｍｐｌｉｃａ￣ｔｉｏｎｓｏｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｇ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２００７ꎬ３２(９):１２６９－１２７６.[３９]㊀褚武扬ꎬ乔利杰ꎬ李金许ꎬ等.氢脆和应力腐蚀[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２０１３:２４３－２４６. [４０]㊀ＭＯＲＯＩꎬＢＲＩＯＴＴＥＴＬꎬＬＥＭＯＩＮＥＰꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌＸ８０[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ:Ａꎬ２０１０ꎬ５２７(２７/２８):７２５２－７２６０.[４１]㊀ＴＡＫＡＳＡＷＡＫꎬＩＫＥＤＡＲꎬＩＳＨＩＫＡＷＡＮꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｏｎｔｈｅｓｕｓ￣ｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｔｏｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｍ￣ｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｗ￣ａｌｌｏｙｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１２ꎬ３７(３):２６６９－２６７５.㊀㊀第一作者简介:艾红倪ꎬ女ꎬ生于２０００年ꎬ２０２２年毕业于中国石油大学(北京)油气储运工程专业ꎬ现为在读硕士研究生ꎬ研究方向为油气储运设施结构强度ꎮ地址: (１０２２４９)北京市昌平区ꎮｅｍａｉｌ:ＡＨＮ＿２４６＠１６３ ｃｏｍꎮ通信作者:刘啸奔ꎬ电话:(０１０)８９７３１２３９ꎮｅｍａｉｌ:ｘｉａｏｂｅｎｌｉｕ＠ｃｕｐ ｅｄｕ ｃｎꎮ㊀收稿日期:２０２３－０６－０６(本文编辑㊀王刚庆)４４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期。

第50卷第9期2019年9月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.9Sept.2019螺纹硬态旋风铣削轴承钢GCr15切屑形貌及特性试验研究何彦1，白云龙1，李丽2，王禹林3，李育锋1，易力力1(1.重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆，400030；2.北京机床研究所，北京，100102；3.南京理工大学机械工程学院，江苏南京，210094)摘要：为了揭示螺纹硬态旋风铣削的材料去除和切屑微观锯齿成形机理，采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和纳米压痕法硬度测试等对淬硬轴承钢GCr15的旋风铣削切屑的锯齿形貌几何特征、显微结构和纳米硬度进行试验研究，观测并分析其在切屑上的分布及变化规律，并讨论锯齿节在切削力、热作用下的形成机理。

研究结果表明：旋风铣削切屑微观锯齿高度、齿距、锯齿化程度、倾斜角和变形系数在长度方向上存在波动；显微结构和纳米硬度在宏观切屑长度上和微观锯齿上分布不均匀；绝热剪切带和第二变形区的材料经历了剧烈的剪切变形和二次淬火，其硬度高于内部基体和未加工工件表面的硬度。

这解释了锯齿特征波动的原因，说明单次切削过程中力、热条件的不稳定性。

关键词：螺纹硬态旋风铣削；锯齿形貌；显微结构；纳米硬度；轴承钢GCr15中图分类号：TG501.1文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）09-2138-10Experimental investigation on chip morphology and properties in thread hard whirlwind milling of bearing steel GCr15HEYan1,BAIYunlong1,LI Li2,WANG Yulin3,LI Yufeng1,YI Lili1(1.State Key Laboratory of Mechanical Transmission,Chongqing University,Chongqing400030,China;2.Beijing Machine Tool Research Institute,Beijing100102,China;3.School of Mechanical Engineering,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094,China)Abstract:Aiming to reveal the mechanism of material removing and serrated chip forming in thread hard whirlwind milling process,the experimental investigation on the geometrical characteristics of saw-tooth morphology,microstructure and nanohardness of chips obtained from the whirlwind milling of hardened bearing steel GCr15was conducted by metallographic,scanning electron microscope(SEM)and nanoindentation hardness test,and their distribution and variation were measured and analyzed.The saw-tooth formation mechanism under the effect of cutting force and heat were discussed.The results indicate that there are fluctuations of saw-tooth height,pitch,segmentation degree,inclination angle and deformation coefficient in the length direction of chips.收稿日期：2018−12−24；修回日期：2019−03−26基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51575072，51605058)；重庆市研究生科研创新项目(CYB18022) (Projects(51575072,51605058)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(CYB18022) supported by the Graduate Research and Innovation Foundation of Chongqing of China)通信作者：王禹林，博士，教授，从事旋风铣削硬态切削技术、先进制造技术、智能装备与机器人、精密测控技术等研究；E-mail：****************DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.09.010第9期何彦，等：螺纹硬态旋风铣削轴承钢GCr15切屑形貌及特性试验研究The distributions of microstructure and nanohardness along the chip length and on the micro-sawtooth are not uniform.Materials in the adiabatic shear bands and secondary deformation zones undergo severe shear deformation and secondary quenching,of which the hardness is higher than that of the chip matrices and unmachined workpiece surface.These results explain the cause of the saw-tooth feature fluctuations and illustrate the instability of the force and heat conditions during single cutting.Key words:thread hard whirlwind milling;saw-tooth morphology;microstructure;nanohardness;bearing steel GCr15硬态旋风铣削是一种应用于螺纹加工的干式高速硬铣削，它具有高效、精密、低能耗、绿色环保的优势[1−3]。