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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許世明
研究生(外文):XU, SHI-MING
論文名稱:鋼鐵中的硫化錳夾雜物對氫脆化程度的影響
指導教授:陳立業陳立業引用關係
指導教授(外文):CHEN, LI-YE
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:材料科學工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:76
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:硫化錳硫化錳夾雜物氫脆化軸向應力圓周向應力全淨鋼
外文關鍵詞:MNSAXIAL-STRESSHOOP-STRESSFULLY-KILLED-STEEL
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在由井的鑽探工程中,由於地球表層油源的耗盡,現己遂漸往深層開採,而隨著油井
深度的增加,材料所必需面對的壓力及溫度也相對地增大,有時可達140 MPa 200℃
深度的增加及管件本身重量,使其所受軸向應力(axial stress )增加,而環境壓
力增大,亦會使圓周向應力(hoop strss)增加,故材料必須往高強度發展。為了要
達到強韌性以及可靠度,在煉鋼的製程中要盡可能控制其品質,降低對材料有害的雜
質含量,以得到高清淨的鋼材,如此可提高材料的成形性(formability )及韌性(
toughness )。但因為要求高清淨度,在煉鋼過程中便需作較徹低的脫氧,利用矽鐵
及鋁脫氧以得到低氧含量的全淨鋼(fully-killed steel)。此種處理雖然能有效地
降低鋼中氧化夾雜物(AlO ,SiO )的含量,但也因鋼中氧含量降低,使硫化
錳夾雜物(MnS )由第一型式轉變成第二型式,對鋼材的機械性質及抵抗氫脆化能力
影響很大。
由於硫化錳在對破壞的重要性,故在煉鋼技術方面常在轉爐(convertor )出鋼時,
在盛鋼桶(Ladle )中添加鈣或稀土族元素(rare earth metal)來改善夾雜物形狀
,尤其在1970年代,因添加技術的改進,以及成本上的考慮,加鈣處理成為相當重要
要的二次煉鋼技術(Secondary steelmaking ),而其成品在等利性(isotropy)以
及抗氫脆化性方面亦能獲得很大的改善。
本次研究之目的在於探討幾種實驗性油管用鋼板的抗氫脆化能力,藉著對氫致破裂的
觀察,找出鋼板中硫含量與氫脆化程度關係,作為將來控制鋼鐵中硫含量及硫化錳夾
雜物處理的參考。實驗用鋼板有三種未作任何夾雜物形狀處理,一種利用鈣─矽粉末
吹射法處理以及一種利用鈣─矽線處理者。
實驗結果顯示鈣─矽線處理的試片,抵抗氫脆化的能力最佳,而用鈣─矽粉末吹射法
處理的試片,對硫化錳夾雜物的改善並不完全,使得其抗氫脆化能力並未獲得改善,
未作任何夾雜物形狀處理的試片中,以硫含量最低者性質比較好,此可能與鋼板的完
軋溫度以及硫化錳的分佈有關,另外,由結果亦顯示,同一鋼板中,取自鋼板中央層
的試片,普遍來說,其抗氫脆化能力比取自表面層者為差,此點係因錳、硫元素的偏
析,造成硫化錳夾雜物的聚集所造成。從充氫後的拉伸試驗發現,若氫致裂紋程度為
0 ,則韌性損失量亦較少。但若有產生氫致裂紋,則氫的存在會降低相當程度的材料
韌性。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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