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采用恒應變和慢應變速率拉伸實驗的方法，研究了16Mn(HIC)和16Mn鋼母材、焊縫在H2S環(huán)境中應力腐蝕開裂。結果表明：兩種材料在酸性HS介質中均發(fā)生穿晶型硫化物應力腐蝕開裂(SSCC) ；與16Mn鋼相比，16Mn( HIC)鋼有更好的抗SSCC性能，鋼中的C ,Mn ,P和s的含量降低有利于提高鋼的抗SSCC性能，焊縫及熱影響區(qū)在焊接過程中，產生的粗大魏氏組織偏析縮孔和夾雜等缺陷，降低了焊縫的抗SSCC能力，但是通過焊后熱處理可以適當提高焊縫的抗SSCC能力。

隨著國內一些含硫油氣田的開發(fā)和進口高硫原油加工量的不斷增加，硫化氫介質腐蝕破壞已經滲透到石油天然氣的鉆采、輸送和加工行業(yè)中，越來越多的碳鋼和低合金鋼設備、壓力容器和管道在濕硫化氫環(huán)境中發(fā)生腐蝕、硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)和氫致開裂(HIC)1-31。影響H2S腐蝕破壞的因素是多方面的，其中材料本身性能就是一個重要的方面。16Mn鋼作為一種典型的低合金鋼，有較高的強度、良好的韌性和低溫韌性以及焊接性能，被廣泛地用于石油天然氣各工業(yè)部門，為了能夠適應更苛刻的硫化氫腐蝕環(huán)境，研制了16Mn 抗氫致開裂鋼，簡稱16Mn(HIC)鋼，并已得到了工程應用。本文通過對普通的16Mn鋼和16Mn (HIC)鋼以及兩種材料各自的焊縫在硫化氫環(huán)境中進行恒應變和慢拉伸實驗(SSRT)，研究了兩種材料的抗氫致開裂性能，為我國石油化工的實際構件的安全運行和維護提供了數據積累和理論依據。

實驗方法

實驗材料16Mn(HIC) 鋼主要成分(質量分數, %)為:C,0.12; Si ,0.35; Mn,1.31; P ,0. 009；S ,0.005. 實驗材料16Mn鋼主要成分(質量分數，%)為：C，0.2；Si，0.36；Mn，1.51；P ,0.0165；s，0.0196實驗中采用母材、焊縫和焊后熱處理。(PWHT)三種試樣焊接采用的是Y形坡口，手工電弧焊(執(zhí)行標準為GB 985- 80)，焊條為THJ 506。

焊后熱處理工藝為650 °Cx2h恒應變實驗試樣尺寸為120 mm x14 mm x2 mm；慢拉伸實驗試樣的標距為46. 4 mm X25 mm。實驗前試樣表面用SiC砂紙打磨至1 000#，用丙酮溶液清洗干凈。

實驗中采用的溶液為NACE TM0177- 96標準溶液制備方法是：首先配制5% NaCl +0.5%CH3COOH溶液，通入高純氮氣除氧72 h，然后再通入高純H2S氣體至飽和(pH=3.2，硫化氫質量濃度約3500mg L)。

恒應變實驗采用U形彎曲加載試樣，參考ASTM G30- 97，試樣失效后對裂紋走向和表面腐蝕產物進行分析；慢應變拉伸實驗在WDML-3慢拉伸實驗機(中國，西安)上進行，安裝好的試樣在實驗溶液中預先浸泡24 h后再加載，拉伸速率為10-5 mm s1，實驗溫度為25 +2 °C試樣斷裂后，計算試樣的延伸率δ斷面收縮率4和脆性系數1，其中脆性系數用下式計算：

式中，40為試樣在空氣中斷口斷面收縮率，ψ為試樣在介質中斷口斷面收縮率。脆性系數1用以衡量鋼在介質中發(fā)生應力腐蝕開裂敏感性，一般認為，在硫化氫環(huán)境中，當I高于35 %時則表現出全脆性斷裂。所有試樣斷口在L EO- 1450掃描電鏡上進行斷口分析。

結論

（1）16Mn( HIC)鋼和16Mn鋼及其焊縫在酸性H2S介質中均發(fā)生硫化物應力腐蝕開裂，表現為完全脆性，斷裂模式為穿晶型，開裂機制為氫致開裂。

（2）16Mn(HIC) 鋼抗SSCC性能優(yōu)于16Mn鋼，控制鋼中的C ,Mn,P ,S的含量有利于提高鋼的抗SSCC性能。

（3）在焊接過程中，焊縫及熱影響區(qū)產生的粗大魏氏組織、偏析、縮孔和夾雜等缺陷，造成組織和性能上的不均勻致使焊縫的抗sscc能力比母材。低焊縫通過焊后熱處理可以提高抗SSCC能力。