P110 级管材在含氢储气库环境中的腐蚀行为

张弘1,袁光杰1,万继方1,张施琦2,李景翠1,刘天恩1,庞宇晗1 （1. 中国石油集团工程技术研究院有限公司　2. 武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室）

摘要：随着氢能的快速发展，掺氢天然气输送正在加大推广，储气库作为“天然气银行”，其安全平稳运行至关重要。为了揭示储气库井管材在含氢天然气环境中的氢应力腐蚀机制，通过慢应变速率拉伸（SSRT）与氢渗透试验，研究对比了2种P110级油套管钢在模拟含氢环境下的应力腐蚀行为，并结合试样的晶体结构与显微组织分析了2种试样钢应力腐蚀行为差异的来源。研究结果表明：①在含氢储气介质条件下，P110级油套管钢的应力腐蚀断裂（SCC）为氢致弱键（HEDE）和氢促进局部塑性变形（HELP）的混合氢脆机制；②具有相近的化学成分和常规力学性能的2 种试验钢由于具有不同的组织、氢陷阱密度和晶体学特征，SCC敏感性显著不同；③表现出更优异SCC抗力的试验钢具有更细的回火马氏体组织，这增加了钢中氢陷阱密度和抑制缺陷处局部氢富集，抑制了SCC裂纹形成，其具有更低的Σ3界面比例、更低的平均泰勒因子，以及更高的小角度晶界分布（LAGB），增加了SCC裂纹扩展阻力。结论认为，含氢环境下P110级管材的腐蚀行为研究，为含氢天然气储气库和储氢库的井管柱选材和延寿提供了指导，该认识将有助于储气库建设、运维等工程技术方面的持续优化和完善。

关键词：储气库；P110级管材；含氢储气介质；应力腐蚀断裂；氢陷阱密度；显微组织；晶体学特征；腐蚀行为