临氢X80管线钢量化氢压作用的疲劳裂纹扩展模型
Oil & Gas Storage and Transportation（2023）
摘要
随着中国对能源转型及氢能利用发展需求的日渐迫切,X80 高强管线钢将面临在氢气环境中运行的风险.对管道而言,其在服役过程中同时存在静载荷和循环载荷,并且循环载荷与氢的交互作用更为复杂,因此评估管线钢临氢性能时要同时考虑拉伸性能和疲劳性能.通过高压氢气环境中的拉伸实验及疲劳裂纹扩展实验,分析了氢对X80 钢拉伸及疲劳性能的影响,获得了量化氢压作用的X80 管线钢疲劳裂纹扩展模型.结果表明:氢对X80 管线钢的拉伸性能无明显影响;氢压越高,疲劳裂纹扩展速率越高,氢压 3 MPa时的疲劳裂纹扩展速率为氮气环境中的 10 倍,氢对X80 管线钢的疲劳裂纹扩展影响显著;当X80 管线钢处于氢气环境中时,钢材的疲劳性能将成为管道安全设计和完整性评价的关键指标.
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关键词
hydrogen pipeline,hydrogen-doped pipeline,pipeline steel,hydrogen embrittlement,fatigue,crack growth model
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