0 前 言

隨著石油天然氣行業(yè)的發(fā)展， 高鋼級(jí)管線鋼因具備強(qiáng)度和韌性較高、 焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)，已經(jīng)成為大直徑、 高壓力、 長距離輸送管道的首要選擇

， 我國已經(jīng)建成的西氣東輸、 川氣東送等眾多大型油氣管道工程均采用了高強(qiáng)度管線鋼。油氣管道大多在特定的載荷和環(huán)境中服役， 在這些服役條件下可能誘發(fā)管線鋼發(fā)生變形、 斷裂和腐蝕進(jìn)而導(dǎo)致管道失效。 管道失效不僅會(huì)造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失， 而且極易發(fā)生泄漏、 爆炸等安全事故危及企業(yè)安全生產(chǎn)

， 因此油氣管道運(yùn)行安全至關(guān)重要。 工程上管線大多采用焊接的方法進(jìn)行連接， 由于焊接接頭處存在組織梯度， 且各個(gè)區(qū)域性能差別較大， 在焊接接頭處易發(fā)生失效。 此外， 在油氣管道運(yùn)輸過程中時(shí)常伴有氫氣、 硫化氫等氣體， 這些物質(zhì)的存在會(huì)加速焊接接頭的腐蝕， 存在潛在的安全隱患

。 研究表明， 氫元素進(jìn)入管道金屬內(nèi)部會(huì)影響基體的塑性和韌性， 進(jìn)而加速管道的腐蝕

； 天然氣中的氫吸附在管線鋼表面， 會(huì)降低管道的力學(xué)性能

； 材料表面被腐蝕后， 很容易產(chǎn)生氫滲透， 導(dǎo)致氫脆

， 氫脆通常也會(huì)引起氫致開裂和腐蝕疲勞

。 由此可見， 管線鋼的氫滲透問題是影響運(yùn)輸安全的重要因素之一。

隨著西氣東輸二線工程和中俄東線工程的開展， 我國成為了擁有X80 鋼管道里程最長的國家， 在國際上X80 管線鋼的研發(fā)技術(shù)也趨于成熟， 但還存在腐蝕、 疲勞等許多安全問題

。 因此， 對(duì)X80 管線鋼的焊接熱影響區(qū)和氫滲透問題進(jìn)行深入研究具有重要意義。 本研究利用焊接熱模擬技術(shù)獲得了峰值溫度為800～1 350 ℃的X80管線鋼熱影響區(qū)， 分析了其顯微組織、 顯微硬度和氫滲透行為， 探究了熱影響區(qū)組織對(duì)氫滲透行為的影響。

自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)備制造中有著非常重要的應(yīng)用，將其與計(jì)算機(jī)結(jié)合應(yīng)用來構(gòu)建智能化控制系統(tǒng)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備制造中的各個(gè)環(huán)節(jié)充分集成起來，進(jìn)而形成一個(gè)整體，并完成機(jī)械設(shè)備的全過程自動(dòng)化制造。智能化控制系統(tǒng)利用人機(jī)交互界面來進(jìn)行控制與操作，用戶只需通過人機(jī)界面即可設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)與生產(chǎn)模式，同時(shí)還可根據(jù)智能化控制系統(tǒng)提供的各類數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析，并采取最佳的制造方案。

著重發(fā)展家庭式和社區(qū)式模式。目前我國臨終關(guān)懷家庭式護(hù)理模式嚴(yán)重缺失，而家庭式護(hù)理模式具有極大的優(yōu)勢及良好的發(fā)展前景，既可克服專業(yè)性醫(yī)院缺失的問題，又可滿足人們的心理，是理想型發(fā)展模式。中小城市應(yīng)增加對(duì)該模式的投入，大力發(fā)展家庭式臨終關(guān)懷服務(wù)。同時(shí)，可以同國家新近提出的“陪親假”配套實(shí)施，即獨(dú)生子女帶薪護(hù)理假制度，由企業(yè)或政府制定適當(dāng)?shù)姆桨?，給予適當(dāng)合理的陪親假，讓子女有更多的時(shí)間陪伴老人、臨終者，并且配合家庭式臨終關(guān)懷專業(yè)人員給臨終者營造一個(gè)更加舒適的氛圍，保證臨終者的生命質(zhì)量。再次，開設(shè)相關(guān)機(jī)構(gòu)，專門提供家庭式服務(wù)，促使臨終關(guān)懷事業(yè)發(fā)展完善。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)材料為X80 管線鋼， 其化學(xué)成分見表1，圖1 所示為顯微組織形貌及其M-A 組元分布。由圖1 可見， X80 管線鋼組織主要由晶粒細(xì)小的鐵素體和粒狀貝氏體組成， M-A 組元主要呈粒狀和島狀分布。

試驗(yàn)通過Gleeble-3500 焊接熱模擬試驗(yàn)機(jī)制備不同峰值溫度的X80 管線鋼熱影響區(qū)組織試樣， 試樣尺寸為11 mm×11 mm×71 mm， 升溫速率為160 ℃/s， 保溫時(shí)間為1 s， t

為13.4 s，峰值溫度分別設(shè)定為800 ℃、 900 ℃、 1 150 ℃、1 250 ℃和1 350 ℃。

氫滲透試驗(yàn)按照GB/T 30074—2013 的要求來進(jìn)行

， 將熱模擬試樣在厚度方向上減薄至1 mm作為氫滲透試樣， 利用D-S 雙電解池、電化學(xué)工作站 （Interface1000） 和恒電位儀（DJS-292C） 進(jìn)行氫滲透試驗(yàn)， 試驗(yàn)溫度為25±1 ℃， 以飽和甘汞電極作為參比電極， 鉑片電極作為輔助電極。 試驗(yàn)前使用恒電位儀將試樣在陽極池的瓦特溶液中進(jìn)行鍍鎳， 鍍鎳電流為5 mA/cm

， 隨后在0.2 mol/L 的NaOH 溶液中對(duì)試樣施加0.2 V 電位， 消除背景電流。 當(dāng)背景電流降至0.1 μA/cm

以下并保持穩(wěn)定后，向陰極池內(nèi)加入3.5%NaCl+1 g/L 的Na

S 水溶液， 重啟電化學(xué)站與恒電位儀， 對(duì)試樣進(jìn)行充氫， 充氫電流為5 mA/cm

。 待通氫試驗(yàn)曲線穩(wěn)定后， 通過對(duì)穩(wěn)態(tài)電流曲線分析來研究不同峰值溫度焊接熱影響區(qū)的氫滲透行為。

隨后將制備完成的熱模擬試樣進(jìn)行打磨、 拋光， 分別用3%硝酸酒精和Lepera 溶液對(duì)試樣進(jìn)行腐蝕， 利用3D 超景深顯微鏡 （KEYENCE VHX-5000） 對(duì)各試樣的顯微組織和M-A 組元進(jìn)行觀察。 利用顯微硬度計(jì) （HXD-1000TMC）在試樣表面隨機(jī)選取5 個(gè)點(diǎn)測量其顯微硬度， 并求取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 峰值溫度對(duì)焊接熱影響區(qū)顯微組織的影響

此外， 焊接熱影響區(qū)組織的M-A 組元含量和形態(tài)也會(huì)影響氫脆敏感性， M-A 組元含量越低， 分布越分散， D 越高

。 研究結(jié)果顯示， 峰值溫度越高焊接熱影響區(qū)組織的M-A 組元含量越低， 分布越分散， 隨著峰值溫度的升高， J

和D 逐漸升高， 與C

的變化是相反的； 而母材的M-A 組元與此規(guī)律不符， 推測主要是由于母材組織均勻， 受大角度晶界、 位錯(cuò)密度、 晶界平直程度影響較大， 從而減小了M-A 組元的影響。因此母材的氫脆敏感性最低， 部分相變區(qū)的氫脆敏感性最高。

2.2 峰值溫度對(duì)焊接熱影響區(qū)M-A 組元的影響

圖3 為不同峰值溫度的焊接熱影響區(qū)M-A 組元的形態(tài)和分布圖， 利用Ipp6.0 軟件對(duì)所拍攝的M-A 組元進(jìn)行定量分析， 結(jié)果如圖4 所示。 由圖4可見， 隨著峰值溫度的升高， 焊接熱影響區(qū)M-A組元含量逐漸降低， 且其形狀和分布都發(fā)生了明顯的變化。 峰值溫度為800 ℃時(shí)， M-A 組元主要呈島狀， 由于組織發(fā)生不完全的奧氏體化， 分布不均勻； 峰值溫度為900 ℃時(shí)， M-A 組元主要呈島狀和粒狀， 分布較為均勻。 峰值溫度為1 150～1 350 ℃時(shí)， M-A 組元主要分布在原奧氏體晶界，在粒狀貝氏體板條束之間也可見部分的M-A 組元。

以上三種接班模式雖然在能力和忠誠兩個(gè)維度上有優(yōu)劣之分，但是具體選擇哪一種模式還要充分考慮來自內(nèi)部和外部的影響因素，[4]這些因素會(huì)對(duì)接班模式的能力和忠誠度要求產(chǎn)生不同的影響，從而需要不同的接班模式。

2.3 峰值溫度對(duì)焊接熱影響區(qū)硬度的影響

通常， J

和D 越小、 C

越大， 管線鋼的氫脆敏感性越高， 越易發(fā)生氫脆使管線鋼產(chǎn)生裂紋， 進(jìn)而導(dǎo)致管道失效

。 由表2 可知， 母材的J

和D 最大， C

最小， 故氫脆敏感性最低， 不易發(fā)生氫脆。 隨著峰值溫度的升高， 焊接熱影響區(qū)組織的J

和D 逐漸增大， C

逐漸減小， 表明隨著峰值溫度的升高， 焊接熱影響區(qū)組織氫脆敏感性減弱， 氫脆發(fā)生的可能性也逐漸降低。

2.4 峰值溫度對(duì)焊接熱影響區(qū)組織氫滲透行為的影響

當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)散氫達(dá)到穩(wěn)態(tài)后， 對(duì)電流密度變化曲線進(jìn)行分析可得氫擴(kuò)散通量J

、 氫有效擴(kuò)散系數(shù)D 和吸附氫濃度C

， 各參數(shù)的大小反映了氫脆敏感性程度， 具體計(jì)算公式

為

圖6 所示為母材及不同峰值溫度的焊接熱影響區(qū)的滲氫過程中電流密度變化曲線。 由圖6 可見， 陰極開始充氫后， 滲氫電流密度增加需要一個(gè)孕育期， 時(shí)間大約為300 s， 之后隨著滲氫時(shí)間的增加， 電流密度不斷上升， 最后達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

（1） 峰值溫度為800 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織為部分相變區(qū)， 該區(qū)域組織主要為多邊形鐵素體和粒狀貝氏體， 晶粒較小， 組織不均勻； 峰值溫度為900 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織為細(xì)晶區(qū)，該區(qū)域的組織主要為細(xì)小的多邊形鐵素體和粒狀貝氏體， 晶粒較細(xì)小， 組織均勻； 峰值溫度為1 150℃、 1 250 ℃、 1 350 ℃時(shí)焊接熱影響區(qū)組織為粗晶區(qū)， 晶粒較大， 組織主要為板條狀貝氏體、 粒狀貝氏體和鐵素體。

圖5 所示為X80 管線鋼母材及不同峰值溫度下焊接熱影響區(qū)硬度變化曲線。 由圖5 可見， 焊接熱影響區(qū)組織發(fā)生了明顯的軟化， 隨著峰值溫度的升高， 顯微組織硬度先升高后降低， 在1 150 ℃時(shí)取得最大值。 這與組織的轉(zhuǎn)變結(jié)果一致。

研究發(fā)現(xiàn)， 大角度晶界、 位錯(cuò)密度、 晶界平直程度等是影響氫擴(kuò)散和氫陷阱形成的主要原因

。 大角度晶界具有較高的能量、 位錯(cuò)密度和空位缺陷， 產(chǎn)生的氫陷阱數(shù)量較多， 氫被捕獲的效率高， 難以擴(kuò)散， 氫脆敏感性較大； 晶界越平直，氫陷阱數(shù)量越少， 氫的捕獲效率低， 易于擴(kuò)散，氫脆敏感性較小

。 本試驗(yàn)?zāi)覆慕M織較均勻， 主要由細(xì)小的鐵素體和粒狀貝氏體組成， 大角度晶界和位錯(cuò)密度相對(duì)較小， 產(chǎn)生的氫陷阱數(shù)量少， 氫捕獲效率低， 故氫脆敏感性低。 峰值溫度為800 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織為不完全相變區(qū)， 由于相變不完全， 組織不均勻， 大角度晶界與位錯(cuò)密度的數(shù)量較多， 可逆氫陷阱與不可逆氫陷阱的數(shù)量也隨之變多， 氫大量被捕獲， 故部分相變區(qū)的J

和D 最低而C

最高； 峰值溫度為900 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織為細(xì)晶區(qū)， 組織較為均勻， 其位錯(cuò)密度低于部分相變區(qū)， 但由于細(xì)晶區(qū)的晶界平直程度沒有粗晶區(qū)的高， 所以細(xì)晶區(qū)的J

、 D、 C

處于粗晶區(qū)與部分相變區(qū)之間； 峰值溫度為1 150～1 350 ℃時(shí)焊接熱影響區(qū)組織為粗晶區(qū)， 晶界較為平直， 大角度晶界數(shù)量較少且位錯(cuò)密度低， 氫在材料內(nèi)部擴(kuò)散的通路較為平直， 不可逆與可逆氫陷阱較少， 氫的捕獲量較少， 故J

和D 較高， 而C

較低。

圖2 所示為不同峰值溫度焊接熱影響區(qū)顯微組織形貌。 由圖2 可以看出， 峰值溫度為800 ℃時(shí)， 組織為鐵素體和貝氏體， 晶粒大小分布不均勻； 該區(qū)域峰值溫度介于A

～A

之間， 加熱過程中發(fā)生不完全奧氏體化； 冷卻過程中奧氏體化的區(qū)域又轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的鐵素體和貝氏體， 而未發(fā)生奧氏體化的區(qū)域， 晶粒只是逐漸長大。 峰值溫度為900 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)為細(xì)晶區(qū)， 組織為細(xì)小的鐵素體和粒狀貝氏體， 且發(fā)生了完全奧氏體化， 此過程相當(dāng)于進(jìn)行了一次正火熱處理； 在冷卻過程中， 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)晶鐵素體， 又因?yàn)殍F素體的形成過程是一個(gè)向外排碳的過程， 故最后轉(zhuǎn)變的奧氏體含碳量較高， 最終轉(zhuǎn)變?yōu)榱钬愂象w。 峰值溫度為1 150 ℃、 1 250 ℃和1 350 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)均為粗晶區(qū)， 組織均以粒狀貝氏體為主， 原奧氏體晶界清晰可見； 隨著峰值溫度的升高， 原奧氏體晶粒尺寸逐漸增加， 在峰值溫度為1 350 ℃時(shí)， 出現(xiàn)了部分鐵素體組織； 在同一個(gè)原奧氏體晶粒內(nèi)部， 鐵素體板條束相互平行。

3 結(jié) 論

表2 為采取上述公式得出的母材及不同峰值溫度下焊接熱影響區(qū)氫滲透曲線參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。

（2） 峰值溫度為800 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織的M-A 組元含量最高為17.4%； 峰值溫度為1 350 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)組織的M-A 組元含量較低為6.8%。

幾十年前陶行知曾說過：“不要讓孩子成為人上人，不要讓孩子成為人下人，也不要讓孩子成為人外人，要讓孩子成為人中人?！薄叭酥腥恕敝傅氖瞧匠Ｈ?，平常人不是無所作為，而是要有平和的心態(tài)，正常、快樂地成長。

（3） 峰值溫度為800 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)硬度最低； 峰值溫度為1 150 ℃時(shí)， 焊接熱影響區(qū)的硬度最高。

在培訓(xùn)展開期間，可依據(jù)不同的階段對(duì)志愿者的語言服務(wù)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)與考核。并依據(jù)考查結(jié)果對(duì)志愿者的崗位進(jìn)行分類，依次為普通志愿者、骨干志愿者、專業(yè)志愿者和翻譯志愿者?？己藘?nèi)容以培訓(xùn)內(nèi)容為基礎(chǔ)，輔以情景模擬，主題演講等展現(xiàn)個(gè)人能力的形式，涵蓋活動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、市情概況、情景英語溝通能力、基本接待禮儀、中外文化差異、專業(yè)英語表達(dá)與翻譯服務(wù)能力等。

（4） 在焊接熱影響區(qū)組織中， 部分相變區(qū)的氫擴(kuò)散通量和氫擴(kuò)散系數(shù)最低而吸附氫濃度最高， 容易造成氫聚集， 進(jìn)而引起氫脆等現(xiàn)象。

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