韩耀图, 张扬, 徐涛, 王通, 戴金明, 陈慕凡, 李海, 柳伟
为研究拉应力对CT90连续管缆氢致开裂敏感性的影响,为其在含硫化氢井下服役失效防控提供依据,在CT90连续管缆钢管上沿焊缝轴向取样,采用电化学充氢方法模拟硫化氢环境中氢原子的渗入行为,并结合4点弯曲加载方式对试样施加不同拉应力(0σs、0.5σs和1.0σs),探究拉应力作用下CT90连续管缆裂纹萌生与扩展规律。通过有限元计算分析获得试样表面应力分布特征,利用扫描电子显微镜表征裂纹形貌,并结合氢氧化电流曲线定量分析试样氢含量。结果表明:0σs和0.5σs条件下充氢168 h后,试样仅在焊缝区形成少量环向裂纹,裂纹较短且窄,未发生断裂;而在1.0σs条件下,试样在充氢18 h后发生环向贯穿断裂,裂纹由焊缝区扩展至母材区,裂纹数量较0.5σs略有减少,长度略有增加,宽度显著增大。不同拉应力水平下试样充氢18 h后,0σs、0.5σs和1.0σs应力条件下的试样中氢含量分别为2.84、2.83和2.94 μg/ g,0σs和0.5σs应力条件下未观察到裂纹,而1.0σs应力条件下的试样发生断裂。CT90连续管缆焊缝区存在晶粒粗大的魏氏组织,易成为氢聚集位置,是引发CT90试样氢致开裂的主要材料因素。在低拉应力、高氢含量条件下,试样表面仅出现环向裂纹,未发生贯穿断裂;在高拉应力、低氢含量条件下,拉应力显著促进裂纹扩展并导致试样快速环向断裂。拉应力对CT90连续管缆氢致裂纹的形成和扩展具有显著促进作用。