·540· 工程科学学报，第39卷，第4期 1800 (a) 800 (b) 1600 700 1400 母材，空气环境 母材，煤制气 600 1200 焊缝，空气环境 焊缝，煤制气 1000 400 800 300 母材，空气环境 600 400 200 ·一母材，煤料气 焊缝，空气环境 100 一一一焊缝，煤制气 0 0 6 10 1015 20 应变/% 应变/% 图7X70钢在空气及含氢煤制气环境下的拉伸曲线.(a)缺口拉伸：(b)慢应变速率拉伸 Fig.7 Tensile curves of X70 steel in air and coal gas containing hydrogen environment:(a)notch tensile:(b)slow strain rate tensile (a) (b) 观空气环境 25 空气环境 煤制气环境 煤制气环境 60 0 15 10 30 20 小 母材缺口拉伸焊缝缺口拉伸母材SSRT焊缝SSRT 母材缺口拉伸焊缝缺口拉伸母材SSRT焊缝SSRT 图8X70钢在空气及含氢煤制气环境下的塑性指标(SSRT为慢应变速率拉伸测试).()断面收缩率：(b)延伸率 Fig.8 Plasticity index of X70 steel in air and coal gas containing hydrogen environment (SSRT is the tensile test of slow strain rate):(a)reduction of area:(b)elongation 的现象. 3 结论 综合不同力学指标测试结果来看，含氢煤制气环 境下X70钢母材和焊缝材料的冲击韧性、管道的损伤 (1)在模拟4MPa,0.2MPa氢气分压的煤制气实 容限以及不同拉伸状态下的弹塑性指标均未下降. 验环境中，X70钢表面存在吸附氢原子并能扩散进入 Briottet和Lynch等D.切利用拉伸试验、紧固圆盘试验 X70钢内部，达到稳态后内部的可扩散氢质量分数为 和断裂韧性等试验研究了同类钢材在3MPa氢气环境 1.9×10-7. 中的氢脆敏感性，同样发现该高压氢气环境并未对试 (2)X70钢焊缝材料的强度高于母材，其韧性和 验用材的氢脆敏感性产生较大的影响.钢的氢脆敏感 塑性低于母材，二者在总压4MPa,0.2MPa氢气分压 性与钢级以及进入内部的氢浓度相关网，Yamasaki和 的煤制气环境下，冲击性能、缺口拉伸和慢应变速率拉 Takagi等90已经从临界氢扩散浓度的角度评价了高 伸强度、塑性以及材料的损伤容限均未受到显著影响 强钢的氢脆敏感性，对于特定强度级别的钢，只有内部 (3)4MPa总压，0.2MPa氢气分压的煤制气环境 的可扩散氢浓度达到一定量级时，才会对材料的力学 中的氢浓度不足以对X70钢的性能产生影响，X70钢 性能产生影响.因此，根据本文的研究结果，X70钢在 具有较低的氢脆风险 4MPa总压，0.2MPa氢气分压的煤制气环境下的氢浓 度量级，不会对X70钢的力学性能产生显著影响，X70 参考文献 钢作为煤制气输送管道，在该环境服役过程中，发生氢 [Zhao Y,Wang W,Hao T Y,et al.Update progress of coal gasifi- 脆风险的可能性较低 cation technology.Electr Poicer Technol,2010,19(6):1工程科学学报，第 39 卷，第 4 期 图 7 X70 钢在空气及含氢煤制气环境下的拉伸曲线． ( a) 缺口拉伸; ( b) 慢应变速率拉伸 Fig． 7 Tensile curves of X70 steel in air and coal gas containing hydrogen environment: ( a) notch tensile; ( b) slow strain rate tensile 图 8 X70 钢在空气及含氢煤制气环境下的塑性指标( SSＲT 为慢应变速率拉伸测试) ． ( a) 断面收缩率; ( b) 延伸率 Fig． 8 Plasticity index of X70 steel in air and coal gas containing hydrogen environment ( SSＲT is the tensile test of slow strain rate) : ( a) reduction of area; ( b) elongation 的现象． 综合不同力学指标测试结果来看，含氢煤制气环 境下 X70 钢母材和焊缝材料的冲击韧性、管道的损伤 容限以及不同拉伸状态下的弹塑性指标均未下降． Briottet 和 Lynch 等［7，17］利用拉伸试验、紧固圆盘试验 和断裂韧性等试验研究了同类钢材在 3 MPa 氢气环境 中的氢脆敏感性，同样发现该高压氢气环境并未对试 验用材的氢脆敏感性产生较大的影响． 钢的氢脆敏感 性与钢级以及进入内部的氢浓度相关［18］，Yamasaki 和 Takagi 等［19--20］已经从临界氢扩散浓度的角度评价了高 强钢的氢脆敏感性，对于特定强度级别的钢，只有内部 的可扩散氢浓度达到一定量级时，才会对材料的力学 性能产生影响． 因此，根据本文的研究结果，X70 钢在 4 MPa 总压，0. 2 MPa 氢气分压的煤制气环境下的氢浓 度量级，不会对 X70 钢的力学性能产生显著影响，X70 钢作为煤制气输送管道，在该环境服役过程中，发生氢 脆风险的可能性较低． 3 结论 ( 1) 在模拟 4 MPa，0. 2 MPa 氢气分压的煤制气实 验环境中，X70 钢表面存在吸附氢原子并能扩散进入 X70 钢内部，达到稳态后内部的可扩散氢质量分数为 1. 9 × 10 － 7 ． ( 2) X70 钢焊缝材料的强度高于母材，其韧性和 塑性低于母材，二者在总压 4 MPa，0. 2 MPa 氢气分压 的煤制气环境下，冲击性能、缺口拉伸和慢应变速率拉 伸强度、塑性以及材料的损伤容限均未受到显著影响． ( 3) 4 MPa 总压，0. 2 MPa 氢气分压的煤制气环境 中的氢浓度不足以对 X70 钢的性能产生影响，X70 钢 具有较低的氢脆风险． 参 考 文 献 ［1］ Zhao Y，Wang W，Hao T Y，et al． Update progress of coal gasifi￾cation technology． Electr Power Technol，2010，19( 6) : 1 · 045 ·