抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨

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硫化物应力腐蚀开裂

H.7.4 确定对 SCC的敏感性
用在表 H-9 中确定的环境苛刻度以及在表 H-8 中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后
热处理的基础数据，从表 H-10 中确定对 SCC的敏感性。按图 H-5 中流程来确定硫化物应力
腐蚀的敏感性。
图 H-5 确定硫化物应力腐蚀的敏感性
表 H-8 分析硫化物应力腐蚀所需的基础数据
＜ 50ppm 低
5.5-7.5
低
7.6-8.3
低
8.4-8.9
低
＞ 9.0
低
低
低
中
低
中
中
中
低
中
中a
高a
低
中
高a
高a
低
如果有氰化物存在且当 pH 值＞ 8.3 和 H2S 浓度高于 1000ppm时将对 SCC的敏感性增加一
个等级。
环境劣度
高中低
表 H-13
高硫钢 a
S＞ 0.01%
焊接焊后热处理
H． 7 硫化物应力腐蚀开裂（ SSC）
H.7.1 概述
对 SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与
pH 值和水中的 H2S 含量这两
个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在
pH 值接近中性的溶液中最低，而在
pH 值较低和较高的溶液中较高。在较低 pH 值中的腐蚀原因是因为 H2S，反之在高 pH值中腐
由于 HIC 厚钢板的质量是对 SOHIC敏感性的关键参数。另外，通过 PWHT可以减轻 SOHIC的
产生和强度，但不能消除它。应力作用的水平也影响着 SOHIC的发生和强度。 HIC/SOHIC 板
材制品中出现得较为突出，但曾经有少数报道在管材中也有类似现象，通常在那些输送氢的

X80焊管H2S环境应力腐蚀开裂行为研究

观察，并用）Ｌ３光学金相显微镜分析焊接接（Ｊ头及母材的组织结构。
３区电位扫描试验．微扫描参比电极技术（ｃｎｉｇＲｆｅｃｌｃＳａｎｎｅｅｎｅＥｅ— ｒ
显微奴氏硬度能较好地反映焊缝区组织及相结构
变化引起的硬度差异，为此笔者采用显微奴氏测量仪测量包括整个焊接接头试样（焊缝、母材及热影响
摘要
采用三点弯曲加载法和微电极扫描测试技术，研究了Ｘ０高强度级管线钢及其焊缝区８
的抗Ｈｓ环境应力腐蚀开裂（ｓｃ２ｓｃ）行为。测定了焊接接头的显微硬度分布，分析了显微组织结构、力学性能及抗腐蚀性能之间的相关性。研究表明，热影响区（Ａ）对应力腐蚀开裂最为敏ＨＺ
维普资讯
一
８一
石
油
机
械
２００６年
第３４卷
第８期
常压。试验周期为７０ｈ２。试样加力均取０７０．２，
４．显微硬度测试
（为Ｘ０８钢的纵向屈服强度）。腐蚀断裂形态特征采用ＨＴＣ —５０扫描电子显微镜（ＥＩＡＨＩＳ７ＳＭ）
区）的硬度分布，载荷０９．８Ｎ，加载时间１。５ｓ
试验结果与讨论
－
ｔｄｅｈｉｕ，ＲＴｒｅｃｎｅＳＥ）是研究金属局部腐蚀最为ｏＴｑ直接、有效的电化学测试方法之一。通过测定电极表面微区电位和电流密度分布，可精确测出金属在介质中发生局部腐蚀时，阴阳极区的位置分布、局部腐蚀的活性大小及变化过程，从而可以连续跟踪

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工业生产中，金属材料常常处于潮湿、含硫化氢的环境中，容易发生应力开裂和应力腐蚀开裂等问题，从而导致设备损坏甚至事故发生。

对金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能进行试验具有重要意义。

一、实验前的准备工作1. 选择试验样品：根据实际使用条件选择符合要求的金属样品，一般包括不锈钢、碳钢等。

2. 制备试验溶液：根据实际工作环境中的H2S浓度和温度制备相应的试验溶液，通常使用硫化氢溶液。

3. 设备准备：准备好所需的实验设备，包括腐蚀试验仪、拉伸试验机、电化学工作站等。

二、试验方法1. 抗硫化应力开裂试验：（1）制备试样：制备符合标准要求的试样，通常采用缺口试样。

（2）浸泡试样：将试样浸泡在硫化氢溶液中，在设定的环境参数下进行实验。

（3）观察试样：观察试样在实验过程中的裂纹情况，记录裂纹扩展情况和断裂形态。

（2）加载试样：在设备上加载试样施加一定的拉伸载荷，使试样发生应力开裂。

三、实验结果分析通过以上试验方法可以获得金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能数据，可以用于评估金属材料在潮湿硫化氢环境下的使用寿命和性能稳定性。

同时可以针对不同金属材料提出相应的改进措施和防护措施，减少事故发生的风险。

金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂试验方法对于工业生产中金属材料的安全可靠运行具有重要意义，通过科学准确的试验方法，可以有效提高金属材料的抗腐蚀性能，延长设备的使用寿命，确保工业生产的安全稳定进行。

第二篇示例：金属材料在高硫化氢（H2S）环境中容易发生应力开裂、应力腐蚀开裂等问题，这不仅会降低金属的使用寿命，也可能带来严重的安全隐患。

研究金属在H2S环境中的耐受性是非常重要的。

为了评估金属对硫化氢的抗性，常常需要进行应力腐蚀开裂试验和应力开裂试验。

硫化物应力腐蚀开裂的理论研究进展

硫化物应力腐蚀开裂的理论研究进展＊张凤春１，李春福１，２，傅爱红１（１　西南石油大学材料科学与工程学院，成都６１０５００；２　西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都６１０５００）摘要结合计算材料学在硫化物应力腐蚀开裂领域的最新研究进展，从硫化物应力腐蚀开裂的各个阶段入手，综述了不同阶段的理论研究，重点阐述了密度泛函方法、分子动力学在表面吸附和扩散方面的研究，多尺度模拟方法、有限元方法在裂纹尖端应力场方面的研究，并提出了该领域未来的发展方向。

关键词应力腐蚀开裂　密度泛函理论　分子动力学方法　多尺度模拟　有限元方法中图分类号：Ｏ３４６．２＋２文献标识码：ＡＴｈｅ　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｓｕｌｆｉｄｅ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ＣｒａｃｋｉｎｇＺＨＡＮＧ　Ｆｅｎｇｃｈｕｎ１，ＬＩ　Ｃｈｕｎｆｕ１，２，ＦＵ　Ａｉｈｏｎｇ１（１　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００；２　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｒａｔｏｒｙｏｆ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｄｖａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｓｕｌｆｉｄｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｒｒｏ－ｓｉｏｎ　ｃｒａｃｋｉｎｇ（ＳＳＣＣ）ａｎｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｇｅｓ　ｏｆ　ＳＳＣＣ，ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｈａｓｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｍ－ｍａｒｉｚｅｄ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｔｈｅｏｒｙ（ＤＦＴ）ａｎｄ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ　ｄｙｍａｍｉｃｓ　ｍｅｔｈｏｄ（ＭＤＭ）ｏｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｒａｃｋ　ｔｉｐ．Ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｃｒａｃｋｉｎｇ，ｄｅｎｓｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｔｈｅｏｒｙ，ｍｏｌｅｃｕｌｅ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｍｅｔｈｏｄ，ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　ｓｉｍｕｌａ－ｔｉｏｎ，ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　＊国家８６３高新技术研究发展计划项目（２００６ＡＡ０６Ａ１０５）；西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室基金（ＰＬＮ０６０９）　张凤春：女，１９８８年生，硕士生，主要从事金属材料酸性腐蚀的电子理论研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｎａｎ１０２６ｆｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ　李春福：通讯作者，男，１９４７年生，教授，博士生导师，研究方向为材料的腐蚀与防护、材料的设计与计算、新型金属材料的开发与应用等　Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉ－ｃｈｕｎｆｕ１０＠１６３．ｃｏｍ０　引言随着酸性油气田的大规模开发，硫化物应力腐蚀开裂（ＳＳＣＣ）对油气井的开采和生产构成了严重威胁。

油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究

单位代码：西南石油大学硕士学位论文论文题目：油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究研究生姓名：李天雷导师姓名：施太和（教授）姜放（高级工程师）学科专业：油气井工程研究方向：钻井新技术与理论2007年 4 月20日摘要硫化物应力开裂（SSC）问题，是当今油气田生产中不可忽略的材料失效问题。

目前关于SSC的研究已有很多报道，关于材料的SSC评价方法，美国腐蚀工程协会（NACE）已有规范标准。

NACE TM0177-2005标准中，应用最多的评价方法是A法和B法。

在ISO11960，ISO15156等标准中列出了按双悬臂梁（DCB）法即D法的H2S环境用钢最小允许临界应力强度因子，即环境断裂韧性值。

但是国内尚未开展DCB法的研究和应用，因此在做材料评价和工程设计时，对标准的引用可能会出现某些不足。

本文的研究试图弥补国内这一空白，力图建立DCB的实验方法和操作程序，研究完善DCB 检测过程中有可能出现的问题。

本文在第四章中详细的描述了DCB试验的原理、方法及数据处理。

论文介绍了H2S环境断裂腐蚀评价的NACE TM0177-2005标准，常用的方法A、B 只能从开裂的时间上判定材料抗SSC性能的优劣，用作材料的筛选评价。

而方法D从断裂力学角度出发给出材料抗SSC性能的具体指标K ISSC，并且方法D得出的结果还可以进行断裂力学上的计算。

进而可以与现代设计方法适用性评价（Fit For Purpose）结合，据此本文简要介绍了以断裂力学为基础的适用性评价，这对当今油井管的评价方法具有重要现实意义。

为了进行适用性评价，需要了解H2S环境断裂机理，并针对管子有可能出现的裂纹状况计算应力强度因子。

为此目的，本文在第二章介绍了材料在H2S 环境中的SSC机理，在第三章中介绍了用有限元方法与断裂力学方法相结合的应力强度因子计算。

本文的研究内容和研究方法属石油管柱力学与环境行为的前沿课题，带有探索性和一定的创新性。

特别是在本文研究过程中是国内首次进行了H2S环境中的双悬臂梁法的试验研究，迄今为止尚未见到国内有类似的试验研究报道。

油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨

ＩｔｅｍａｎｄＡＳＴＭＧ３９ＳｔｒｅｓｓＣｏｒｒｏｓｉｏｎＴｅｓｔｉｎｇ－ｐｒｅｐａｒｔｉａｏｎａｎｄＵｓｅＢｅｎｔ－ｂｅａｍｓｐｅｃｉｒａｅｎ￥．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＡＳＴＭａｎｄＮＡＣＥ，
ａｂｒｏａｄｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｅｓｔｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒＳＳＣＣｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＲｅａｒｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｓｔａｎｄａｒｄｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎＳＳＣＣｔｅｓｔｉｎＣｈｉｎａｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｔｈｅａｂｒｏａｄ，ｉｔｓｕｇｇｅｓｔｓａｄｏｐｔｉｎｇＮＡＣＥＴＭ０１７７
ｉｔｃａｎｃｏｍｂｉｎｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｊｕｄｇｍｅｎｔａｎｄｍａｃｒｏｓｃｏｐｅａｓｗｅｌｌａｓｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｕｒｆａｃｅｔｏｒｅｇａｒｄａｓ

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂和应力开裂以及应力腐蚀开裂是工程材料研究中一个重要的课题。

随着工业发展的进步，金属在硫化氢环境下遇到的腐蚀问题越来越严重，因此对金属的抗硫化能力进行有效评估和研究显得尤为重要。

本文将重点介绍金属在H2S环境中抗硫化应力开裂和应力开裂以及应力腐蚀开裂的试验方法。

一、抗硫化应力开裂试验方法1.慢应变速率拉伸试验（SSRT）慢应变速率拉伸试验是一种常用的用于评估金属抗硫化应力开裂能力的试验方法。

在试验中，将金属样品置于硫化氢环境中，通过施加不同应变速率的拉伸载荷来评估金属的应力开裂敏感性。

通过观察试验样品的断口形貌，可以判断金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂能力。

2.冲击试验（Charpy V-notch Impact Test）Charpy V-notch冲击试验是一种常用的测试金属在低温下的韧性能力的方法，也可以用于评估金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂能力。

通过在冲击试验中引入硫化氢气体，可以模拟实际工作环境下的应力开裂情况，进一步评估金属的性能。

2.环境应力开裂试验（Environmental Stress Cracking Test）2.断裂力学分析（Fracture Mechanics Analysis）断裂力学分析是一种常用的方法，用于评估金属在应力腐蚀开裂条件下的裂纹扩展行为。

通过对金属样品的裂纹形貌和裂纹扩展速率等参数进行分析，可以评估金属在应力腐蚀开裂条件下的裂纹扩展机制和发展规律。

第二篇示例：金属在H2S环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂是材料科学和工程领域一个重要而复杂的问题。

H2S是一种常见的硫化氢气体，常常存在于石油、天然气等工业生产中。

金属材料在H2S环境中受到应力作用时容易发生各种腐蚀和开裂现象，这对于工程结构的安全性和可靠性都提出了严峻的挑战。

X52管线钢抗硫化氢应力腐蚀实验分析

Ｙｏｇｐｎｎ — ｉｇ
（ｅｇａｇＶｌｔｌＴｂｏ，ｔ．Ｈｎｙｎ２０１ｈｎ）ＨｎｙｎａｉＳｅｕｅＣ．Ｌｄ，ｅｇａｇ４１０，Ｃｉｎｅａ
ＡｂｔａｔＴｎｒｄｃ５ｉｅｌｅｓｅｌｒｓｓａｔｈｄｏｅｕｆｅｓｒｓｏｒｓｏｘｅｉｎ．ＴｅｒｓｔｎｙｒｇｎｓｒｃｏｉｔｕｅＸ２ｐｐｉｔｅｅｉｔｎｙｒｇｎｓｌｄｔｅｓｃｒｉｎｅｐｒｏｎｉｏｍｅｔｈｅｉａｔｈｄｏｅｓｓｌｄｔｓｏｒｓｎｃａｋｎｂｌｙｏ２ｐｐｉｅｓｅｌａｎｐｃｅｙａｏｔｇｈｄｏｅｎｕｅｒｃｉｇｙｒ — ｕｆｅｓｅｓｃｒｏｉｒｃｉｇａｉｔｆｉｒｏｉＸ５ｉｅｌｔｅｓｉｓｅｔｄｂｄｐｉｙｒｇｎｉｄｃｄｃａｋｎ，ｈｄｏｎｗｎ
第３卷８
Ｖｏ＿８ｌ３
第２期
Ｎｏ２．
金
属制
品
２１年４月０２
Ａｐｌｉｒ２２０１
Ｍｅａｔｌ
Ｐｏｕｔｒｄｃｓ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０４２．０２０．０ｏ：０３６／．ｓ．０３— ２６２１．２０５ｓ
开裂（Ｉ实验，ＨＣ）硫化物应力腐蚀（ＳＳＣ—Ａ，ＳＳＣ一四点弯曲法）实验和电化学测试，检测Ｘ２管线钢的抗硫化氢应５力腐蚀（Ｓ）ＳＣ开裂能力。将Ｘ２管线钢经过９的氢致开裂实验，５６ｈ加载比例分别为最小屈服强度的８％，５，０８％９％的ＳＣ—Ａ实验和ＳＣ一四点弯曲实验７０ｈ均未发现裂纹。结果表明，５０ＳＳ２，Ｘ２管线钢具有较好的抗硫化氢应力腐蚀能力。关键词氢致开裂；应力腐蚀开裂；四点弯曲；５Ｘ２管线钢；极化曲线

硫化氢应力腐蚀开裂原因的试验

硫化氢应力腐蚀开裂原因的试验王全庭【摘要】摘要:目前，硫化氢应力腐蚀开裂(简称SSCC)是化工装备行业的一个重要问题，用现在的硫化氢应力腐蚀原理还不能满意的解释所发生的所有实际问题，针对这一现象，试验从镀到铁丝上锌银，到硫化亚铁和氧化铁都能形成双极性电化腐蚀;腐蚀过程中在阴极区的渗氢，并产生氢脆性;氢在钢中有很强的穿越性，可在某地方汇集，并形成氢气压;从上述多个方面做了些研究实验工作，从而使SSCC原因更全面更合理些，为进一步解决SSCC提供了更多的参考。

【期刊名称】石油化工腐蚀与防护【年(卷),期】2014(031)003【总页数】3【关键词】关键词:双极性电化学腐蚀阴极渗氢氢脆性多年来硫化氢应力腐蚀开裂(简称SSCC)的问题困扰着石化装备行业，由此造成的损失也很多，到底产生SSCC的原因是什么?经查，国内外都沿用了:硫化氢电离，腐蚀铁，生成硫化亚铁，硫化亚铁电位较正，疏松多孔，加快腐蚀，在渗氢、拉应力的共同作用下，产生裂纹和断裂。

这一理论使SSCC有些问题得不到圆满的解释，因此进行了研究和验证，根据多年经验，从下述三个方面(实际是多个方面)进行了实验:(1)双极性电化学腐蚀;(2)脆性开裂是从阴极区渗氢所致;(3)氢原子在钢中可在某些地方汇集。

1 双极性电化学腐蚀试验双极性电化学腐蚀是一对正负电位相差比较大的电极，金属导电体在它两电极之间又形成一对新的正负极，电化学反应都是在后形成的电极上进行的。

实验方法:取一根长100 mm，粗4 mm的铁丝，一端(约30 mm)镀0.2 mm 的锌，一端(约30 mm)镀0.1 mm的银，中间用寛5 mm的塑料薄膜扎住，提起来，置于杯中，杯中食盐的质量浓度为10%的溶液，1.0N的盐酸(见图1)。

可观察到双极性电化学腐蚀的过程，即氢气不但在锌镀层上冒出，而且转到旁边的铁基体上和银镀层上，银镀层旁边的铁基体铁被腐蚀，锌镀层旁边的铁基体上氢离子被还原。

另一个试验是硫化亚铁和氧化铁对铁基体所形成的双极性腐蚀，取两只大口的塑料瓶，一个瓶装活化了的硫化亚铁(用滤纸裹好)和含稀硫酸亚铁的水溶液，一个装活化了的氧化铁(用滤纸裹好)和含稀硫酸高铁的水溶液，两瓶用φ4 mm 的铁丝穿起来(见图2)。

应力腐蚀开裂拉伸试验

打印本文关闭窗口作者：立文来源：成都钢铁网发布时间：2008年08月02日00:00金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法 GB 4157–84金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法 GB 4157–84本标准规定的试验方法在实验室内，在含有硫化氢的酸性水溶液中，对承受拉伸应力的金属进行抗开裂破坏性能的试验。

1 原理1．1硫化物应力腐蚀开裂是金属在硫化物环境中的腐蚀和拉伸应力(甚至远低于屈服应力)的联合作用下，所发生的延迟脆性断裂现象。

1．2通常认为硫化物应力腐蚀开裂破坏是氢脆引起的。

当氢原子在金属表面上阴极释放时(例如因腐蚀或阴极充氢，由于硫化氢(或少许其他含有氰化物和磷、砷等化合物)的存在抑制了氢原子向高的三轴拉伸应力区域或某些微观组织结构的区域扩散，并在这些区域被捕集，从而增加了金属的脆性。

1．3本试验方法是在常温常压下，将承受拉伸应力的试样浸在经酸化并以硫化氢饱和的氯化钠水溶液中，为获得硫化物应力腐蚀开裂数据，将外加应力加到屈服强度的一系列百分数，测定试样的断裂时间，直至720h 试样不发生断裂的最大应力为止。

2 试样2．1样坏要求：管材取纵向；板材取横向；取样部位按有关标准和协议执行，但应加以注明。

2．2应力腐蚀拉伸试样2．2．1应力腐蚀拉伸试样见图1。

标准试样尺寸为直径D=6.4±0.1mm ，标距G=25±0.5mm ，过渡圆弧半径R=7.0mm 。

非标准试样尺寸为直径D=2.5±0.05mm ，标距G=25±0.5mm ，过渡圆弧半径R=7.0mm 。

注：在试验材料不满足标准试样尺寸时，可以采用非标准试样，但必须加以注明。

2．2．2试样头部与试样工作段的不同心度不大于0.03mm 。

2．2．3为了适应与加载夹具的连接及容器的密封，试样两端必须足够长。

2．2．4试样在机加工时，必须避免试样工作段过热和冷作硬化，最后两道切削量要小于0.05mm。

[详细讲解]硫化物应力腐蚀开裂

H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC）H.7.1概述对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。

典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。

在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。

若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。

目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。

H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。

对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平。

随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。

通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。

然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。

高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。

焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。

对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。

对低合金钢有时需要更高的温度。

控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACE RP 0472中有详细描叙。

H.7.2基础数据表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。

如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。

H.7.3确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。

如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。

H.7.4确定对SCC的敏感性用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法

金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法
金属在H2S环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法主要包括以下几种：
1.拉伸法：用于评价金属在单轴向拉伸荷载下的抗环境开裂（EC）性能。

大
体原理为在腐蚀性环境中给试样加载一定的应力，多个加载不同应力试样，通过试样失效与否得出环境开裂的临界应力值。

2.三点弯曲试验：用于评定在含H2S的酸性环境中金属材料承受拉伸应力抗
开裂性能，主要是为了评定材料在应力集中状态下的环境开裂（EC）敏感性。

实验方法类似拉伸法，不过施加的应力方向为弯曲应力。

3.C形环实验：用于评价金属在圆周荷载（周向应力）下的抗环境开裂（EC）
性能，常用于管材和棒材的横向实验。

大体方法类似拉伸法，不过应力施加方法为将C形环弯曲至一定程度出现特定的表层应力。

4.双悬臂梁实验（DCB）：用于测量金属材料抗环境开裂（EC）裂纹扩展性
能的实验。

用临界应力场强度因子K（issc）表示抗硫化物应力开裂裂纹拓展性能，其不是材料的固有属性，数值依赖于暴露的实验环境和实验条件。

试样厚度一般为9.53mm，形状，加载式样使用的是双面楔形块。

大体实验步骤为将楔形块插入双悬臂缝隙中是悬臂位移，直至获得既定应力，后置于H2S环境中24h，后移除楔形块并观察开裂，计算K（issc）值。

---16Mn_HIC_钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究

16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究李　明1,2)　李晓刚1)　陈　钢2)　刘智勇1)1)北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083　2)中国特种设备检测研究中心,北京100013摘　要　采用恒应变和慢应变速率拉伸实验的方法,研究了16Mn (HIC )和16Mn 钢母材、焊缝在H 2S 环境中应力腐蚀开裂.结果表明:两种材料在酸性H 2S 介质中均发生穿晶型硫化物应力腐蚀开裂(SSCC );与16Mn 钢相比,16Mn (HIC )钢有更好的抗SSCC 性能,钢中的C ,Mn ,P 和S 的含量降低有利于提高钢的抗SSCC 性能.焊缝及热影响区在焊接过程中,产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,降低了焊缝的抗SSCC 能力.但是,通过焊后热处理可以适当提高焊缝的抗SSCC 能力.关键词　16Mn 钢;硫化物应力腐蚀开裂(SSCC );焊缝;氢致开裂;热处理分类号　TG172收稿日期:20051219　修回日期:20060630基金项目:中国石油化工集团公司资助项目(No.301033);国家重点基础研究发展规划项目(No.G 19990650)作者简介:李　明(1975—),男,博士研究生;李晓刚(1963—),男,教授,博士生导师随着国内一些含硫油气田的开发和进口高硫原油加工量的不断增加,硫化氢介质腐蚀破坏已经渗透到石油天然气的钻采、输送和加工行业中,越来越多的碳钢和低合金钢设备、压力容器和管道在湿硫化氢环境中发生腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC )和氢致开裂(HIC )[1-3].影响H 2S 腐蚀破坏的因素是多方面的,其中材料本身性能就是一个重要的方面.16Mn 钢作为一种典型的低合金钢,有较高的强度、良好的韧性和低温韧性以及焊接性能,被广泛地用于石油天然气各工业部门.为了能够适应更苛刻的硫化氢腐蚀环境,研制了16Mn 抗氢致开裂钢,简称16Mn (HIC )钢,并已得到了工程应用[4].本文通过对普通的16Mn 钢和16Mn (HIC )钢以及两种材料各自的焊缝在硫化氢环境中进行恒应变和慢拉伸实验(SSR T ),研究了两种材料的抗氢致开裂性能,为我国石油化工的实际构件的安全运行和维护提供了数据积累和理论依据.1　实验方法实验材料16Mn (HIC )钢主要成分(质量分数,%)为:C ,0112;Si ,0135;Mn ,1131;P ,01009;S ,01005.实验材料16Mn 钢主要成分(质量分数,%)为:C ,012;Si ,0136;Mn ,1151;P ,010165;S ,010196.实验中采用母材、焊缝和焊后热处理(PWHT )三种试样.焊接采用的是Y 形坡口,手工电弧焊(执行标准为G B 985—80),焊条为THJ 506.焊后热处理工艺为650℃×2h.恒应变实验试样尺寸为120mm ×14mm ×2mm ;慢拉伸实验试样的标距为<614mm ×25mm.实验前试样表面用SiC 砂纸打磨至1000#,用丙酮溶液清洗干净.实验中采用的溶液为NACE TM0177-96标准溶液.制备方法是:首先配制5%NaCl +015%CH 3COOH 溶液,通入高纯氮气除氧72h ,然后再通入高纯H 2S 气体至饱和(p H =312,硫化氢质量浓度约3500mg ・L -1).恒应变实验采用U 形弯曲加载试样,参考ASTM G30-97,试样失效后对裂纹走向和表面腐蚀产物进行分析;慢应变拉伸实验在WDML -3慢拉伸实验机(中国,西安)上进行,安装好的试样在实验溶液中预先浸泡24h 后再加载,拉伸速率为10-5mm ・s -1,实验温度为25±2℃.试样断裂后,计算试样的延伸率δ、断面收缩率Ψ和脆性系数I .其中脆性系数用下式计算:I =Ψ0-ΨΨ0×100%.式中,Ψ0为试样在空气中断口断面收缩率,Ψ为试样在介质中断口断面收缩率.脆性系数I 用以衡量钢在介质中发生应力腐蚀开裂敏感性.一般认为,在硫化氢环境中,当I 高于35%时则表现出全脆性断裂.所有试样断口在L EO-1450扫描电镜上进行断口分析.2　实验结果211　恒应变实验结果试样在酸性介质当中浸泡后分别产生了裂纹或断裂.图1记述了16Mn (HIC )和16Mn 钢母材、焊第29卷第3期2007年3月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.29N o.3Mar.2007缝和焊后热处理试样在NACE 标准溶液中产生裂纹的平均时间.可见,以16Mn (HIC )钢为原料的试样产生裂纹的平均时间均高于16Mn 钢的开裂时间,而且基体材料产生裂纹的平均时间最长,抗SSCC 性能最好;未热处理焊缝产生裂纹的平均时间最短,抗SSCC 性能最差;焊后热处理焊缝产生裂纹的平均时间介于两者之间,经过热处理焊缝的抗SSCC 能力有所提高.图2是U 形试样表面裂纹形态,无论是16Mn (HIC )钢母材或者是16Mn 钢母材,还是他们的焊缝,其裂纹宏观上以台阶状裂纹为主.图1　恒应变实验试样产生裂纹的平均时间Fig.1　Average cracking time of samples with constant strain test图2　恒应变实验试样裂纹宏观形貌.(a)16Mn 母材;(b)16Mn 焊缝;(c)16Mn 焊后热处理;(d)16Mn(HIC)焊缝;(e)16Mn(HIC)焊后热处理Fig.2　C rack morphologies of samples with constant strain test :(a)16Mn m atrix;(b)16Mn w elded seam;(c)16Mn PWHT;(d)16Mn (HIC)w elded seam;(e)16Mn(HIC)PWHT 将上述带有裂纹的试样截取后用水砂纸打磨、机械抛光后,用4%的硝酸酒精侵蚀.可以看出,断裂模式主要是穿晶开裂,裂纹穿过晶界,向晶内扩展.图3给出了16Mn 钢的母材和焊缝的裂纹扩展模式.图3　恒应变实验试样断裂模式.(a)16Mn 焊缝;(b)16Mn 母材Fig.3　C rack micrographs of samples with constant strain test :(a)16Mn w elded seam;(b)16Mn m atrix・382・第3期李　明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究图4是恒应变实验试样断口SEM 观察.该组浸泡实验的断口形貌基本相同,都是典型的脆性解理断口,与实验的材质、组织和热处理制度关系不大.断口表面覆盖有部分的泥状腐蚀产物,对其进行EDS 分析表明腐蚀产物主要为硫的化合物.图4　恒应变实验试样断口SEM 观察.(a)16Mn 母材;(b)16Mn 焊缝;(c)16Mn 焊后热处理;(d)16Mn(HIC)母材,(e)16Mn(HIC)焊缝,(f)16Mn(HIC)焊后热处理Fig.4　Fracture surface ’s SEM morphologies of samples with constant strain test :(a)16Mn m atrix;(b)16Mn w elded seam;(c)16Mn PWHT;(d)16Mn(HIC)m atrix;(e)16Mn(HIC)w elded seam;(f)16Mn(HIC)PWHT图5　SSRT 试样在空气中的应力-位移关系曲线Fig.5　Stress versus displacement curves of SSRT samples tested in air212　SSRT 实验结果图5是SSR T 未浸泡试样在空气中的应力-位移关系曲线.16Mn (HIC )和16Mn 钢在空气中的SSR T 实验曲线是典型的韧性断裂曲线,经过焊接的试样的塑性明显降低,但其余没有明显区别.16Mn 焊缝热处理后试样的屈服强度σs 和抗拉强度σb 有所降低,但塑性明显改善;16Mn (HIC )焊缝热处理后屈服强度σs 、抗拉强度σb 和塑性有不同程度改善.图6　SSRT 试样在NACE 溶液中的应力-位移关系曲线Fig.6　Stress versus displacement curves of SSRT samples tested in NACE solutions图6给出了16Mn (HIC )和16Mn 钢在NACE 溶液中浸泡时的SSR T 实验曲线.从图中可以看出,试样都是发生一定量的塑性变形之后在应力继续增大的过程中发生失稳断裂,有典型的脆性断裂特征.各试样断裂过程中所发生的位移虽然没有明显变化,但是从放大的图中还是可以看出:未经焊后热处理的焊缝试样断裂敏感性最强,经过焊后热处・482・北　京　科　技　大　学　学　报第29卷理的试样的脆断敏感性有所改善.此外, 16Mn(HIC)钢比16Mn钢有更好的抗硫化物应力腐蚀开裂性能.试样延伸率和断面收缩率的变化(见图7)与慢应变速率拉伸实验结果是一致的.16Mn(HIC)和16Mn 钢脆性系数I值都在35%以上,表现出完全脆性.图7　SSRT试样断面收缩率ψ和延伸率δFig.7　Area reduction and elongation of SSRT samples 图8为16Mn(HIC)在空气和NACE溶液中SSR T实验后断口的SEM分析.所有试样在空气中拉断后可以观察到明显的剪切唇,断裂的放射区和纤维区,断口也有大量的韧窝,属于韧断.在NACE溶液中拉伸试样的断口表面宏观上比较平整,微观上可以观察到河流状花纹舌状花样和撕裂岭,为准解理断口;其中,局部可以观察到解理扇,为解理断口.对于16Mn钢具有相似的结果.图8　SSRT实验16Mn(HIC)试样断口扫描电镜SEM观察.(a)母材试样在空气中;(b)焊缝试样在空气中;(c)焊后热处理试样在空气中;(d)母材试样在NACE溶液中;(e)焊缝试样在NACE溶液中;(f)焊后热处理试样在NACE溶液中Fig.8　Fracture surface’s SEM morphologies of16Mn(HIC)steel with SSRT test in air and NACE solutions:(a)m atrix in air;(b)w elded beams in air;(c)PWHT in air;(d)m atrix in NACE solutions;(e)w elded beams in NACE solutions;(f)PWHT in NACE solutions 3　分析和讨论实验结果表明16Mn(HIC)和16Mn钢在空气当中有很好的韧性,在酸性的含饱和硫化氢的NACE溶液当中发生脆性断裂,显示出脆性.一般认为I大于35%,则材料表现出全脆性断裂.表1表明,所有的试样表现出完全脆性.图2给出的16Mn(HIC)和16Mn钢的恒应变实验试样开裂裂纹主要呈台阶状,说明在酸性NACE溶液中发生的SSCC机理为HIC.在酸性饱和H2S环境中钢首先发生电化学腐蚀,钢上吸附的表面活性的HS-和S2-阴离子是有效的毒化剂,加速水合氢离子放电,・582・第3期李　明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究同时减缓氢原子重组氢分子的过程,使反应所析出的氢原子不易化合成氢分子逸出,而在钢的表面聚集并且渗入钢内,富集在钢材的缺陷和应力集中处,形成氢鼓泡(HB)和微裂纹,在应力条件下促进了这些微裂纹的长大和连接,形成宏观上的台阶状裂纹,断口上表现为解理断口.表1　SSRT试样脆断敏感系数T able1　H ydrogen brittleness sensitivity coeff icient of SSRT samples% 16Mn16Mn(HIC)母材焊缝焊缝热处理母材焊缝焊缝热处理791648016380156771497919177149 16Mn(HIC)钢在成分上与16Mn钢相比,有更低的碳、锰含量,且大大降低了硫、磷含量.碳、锰含量降低,可以降低材料的氢脆敏感性.碳含量的降低,使带状珠光体组织的含量减少,铁素体增加. Asahi给出了钢中Mn,P元素含量不同对钢的抗SSCC能力影响实验[5].结果表明:Mn的质量分数由015%增加到115%时,随着P含量的增多,钢的抗SSCC能力减小;钢中Mn含量的增加,低温转变组织及MnS夹杂也相应增多,而MnS夹杂往往是HIC裂纹易形核的位置;P元素对SSCC敏感性的影响是因为P除了形成可引起钢红脆和塑性降低的易溶共晶夹杂物外,使金属增氢效果显著增加,从而也就会降低钢在酸性含H2S介质中的稳定性.S 含量的降低,不仅改善了钢的低温脆性和晶界结构,更重要的是大大降低了夹杂物的含量和密度.研究表明[6],当钢中S的质量分数≤0005时,硫化物夹杂明显减少,从而可以提高钢的耐蚀性、抗SSCC性能.Mn,P及MnS的增氢作用使氢浓度增加,随着氢的不断聚集,产生一定的氢内压.当压力超过某一临界值时,将导致钢在腐蚀介质中萌生裂纹并扩展直至断裂,16Mn钢的化学成分决定着它在酸性含H2S介质中更容易发生断裂.因此,对于低合金钢在硫化氢环境中使用,在满足允许的条件下,应尽量选择C,Mn,P和S含量更低的材料.显微组织对钢的H2S应力腐蚀断裂也起着重要作用.在晶格热力学上,越处于平衡状态的组织,即越能使金属内部各相达到平衡的热处理方法,就越能提高材料抗H2S断裂的能力[7].对于焊缝试样,焊缝金属和焊接工艺影响着焊缝及其附近金属的组织、化学成分和力学性能,从而决定着材料的抗SSCC能力.实际上,焊缝经历了从熔化到凝固的结晶过程之后,其组织和性能相对于母材发生了一系列的变化.这些变化直接影响着整体的使用性和可靠性,焊缝金属在经历了一次熔化结晶过程之后形成粗大的柱状组织和焊接后形成的粗大鱼骨状的魏氏组织,同时也会出现偏析、缩孔、夹杂等缺陷,焊接热影响区中会出现硬化、粗晶及不均匀组织.这些缺陷都会导致金属的抗SSCC性能降低.焊后热处理不仅可以消除焊接过程中产生的氢,消除组织应力,对热应力和结晶应力起到平衡缓解的作用,使应力重新分布,降低其峰值,而且减少组织偏析,使焊接过程中产生的粗大晶粒减少或消失,获得回火组织,从而提高抗SSCC能力.由恒应变实验和SSR T 实验结果可以发现,经过焊后热处理焊接试样的抗SSCC能力与未经焊后热处理的焊接试样相比有不同程度的提高.应力腐蚀开裂的应力符合Hall-Petch关系式[8]:σ=σ+Kd-1/2,式中,K=[6πGE/(1-ν)]1/2,d为晶粒直径,σ0和K为实验系数,G为切变模量,E为晶界能,ν为泊松比.由上式可以看出,K与d影响应力腐蚀开裂应力σ.焊后热处理可以使晶粒直径d的减小,σ将增大,同时d减小,晶间偏析和聚合物也将减少,导致表面积增大,从而晶界能增大,使得K值增大,致使破裂应力增大,也就是抗SCC能力提高.从电化学的角度看[9],焊缝及热影响区的组织不均匀,必然导致局部的腐蚀电位的差异,容易受到电化学腐蚀,形成蚀坑和蚀孔,如果按照SSCC开裂综合机理[10],认为裂纹的萌生是局部阳极溶解的结果,而裂纹的扩展受到裂纹尖端的金属增氢引起的附加应力的影响,那么这些蚀坑和蚀孔就会为SSCC微裂纹的形核提供了源泉,所以焊缝及热影响区可能成为SSCC断裂的最敏感的地方.通过焊后热处理,这种组织不均匀可以得到改善,从而抗SSCC能力得到提高.4　结论(1)16Mn(HIC)钢和16Mn钢及其焊缝在酸性H2S介质中均发生硫化物应力腐蚀开裂,表现为完全脆性,断裂模式为穿晶型,开裂机制为氢致开裂.(2)16Mn(HIC)钢抗SSCC性能优于16Mn 钢,控制钢中的C,Mn,P,S的含量有利于提高钢的抗SSCC性能.(3)在焊接过程中,焊缝及热影响区产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,造成组织和性能上的不均匀致使焊缝的抗SSCC能力比母材低.焊缝通过焊后热处理可以提高抗SSCC能力.・682・北　京　科　技　大　学　学　报第29卷参　考　文　献[1]　王勇,冯大碧,张力,等.管道硫化氢应力腐蚀破裂的原因分析.油气储运,2004,23(12):46[2]　张星,李兆敏,马新忠,等.深井油管H 2S 应力腐蚀实验研究.石油勘探与开发,2004,31(6):95[3]　于广华,程以环,乔利杰,等.C90油管钢的氢损伤.金属学报,1996,32(6):617[4]　张志强,范春玲,孙金凤,等.16Mn (HIC )钢的冶炼.大型铸锻件,2004,2:18[5]　Asahi H ,Sogo Y ,Ueno M ,et al.Metallurgical factors control 2ling SSC resistance of high 2strength ,low 2ally steels.Corros Sci ,1989,45(6):517[6]　刘生,张一任,李静.夹杂物对16MnR 钢板抗氢致开裂的影响.压力容器,2001,18(2):20[7]　蒲海山,王洪刚.热处理和金相组织对抗H 2S 应力腐蚀钻材、输油气管用钢性能的影响.金属热处理,1998(4):3[8]　褚武扬,乔利杰,陈奇志,等.断裂与环境断裂.北京:科学出版社,2000:84[9]　李明,陈华,李晓刚.低碳钢及焊缝硝酸盐露点腐蚀开裂研究.腐蚀科学与防护技术,2003,15(5):259[10]　李明,李晓刚,陈华.金属在湿H 2S 环境中腐蚀行为和机理研究概述.腐蚀科学与防护技术,2005,17(2):107　Experimental investigation on sulfide stress corrosion cracking of 16Mn hydrogen 2induced cracking resistance steelL I M i ng 1,2),L I Xiaogang 1),CH EN Gang 2),L IU Zhiyong 1)1)Materials Science and Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)China Special Equipment Inspection and Research Center ,Beijing 100013,ChinaABSTRACT Constant strain bend and slow strain rate tests (SSR T )were used to investigate the resistance to sulfide stress corrosion cracking (SSCC )of 16Mn and 16Mn hydrogen 2induced cracking (HIC )resistance steels and their welded seams in acid solutions with saturated hydrogen sulfide gas.The results show that all of sam 2ples are sensitive to SSCC in the acidic solutions with H 2S.The mechanism of cracking is HIC and most cracks are transgranular type.The resistance to SSCC of 16Mn (HIC )steel with low content elements C ,Mn ,P and S is better than that of 16Mn steel.Otherwise ,the welded seams have less resistance to SSCC than their matrix because of big crystals ,inclusions ,vacancies and defects produced in the process of welding ,but the work of post welding heat treatment (PWHT )can increase the resistance of their welded seams.KE Y WOR DS 16Mn steel ;sulfide stress corrosion cracking ;welded seams ;hydrogen 2induced cracking ;heat treatment・782・第3期李　明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究。

湿H2S腐蚀破裂的试验方法

湿H2S腐蚀破裂的试验方法11、前言在石油生产中有很多设备都暴露在富含H2S的环境中，这些设备用碳钢制作，在湿H2S 中容易腐蚀破裂。

NACE(美国腐蚀工程师协会)开发了耐湿H2S破裂的材料要求和评价材料耐H2S破裂试验方法方面的标准。

开发硫化物应力破裂（SSC）、氢至破裂（HIC）和应力定向氢至破裂（SOHIC）试验方法是出于评价和评定材料在含硫环境中使用的工业需要。

NACE TM0177‘在H2S环境中金属耐特定形式环境性破裂的实验室试验’[1]是开发用于评价耐SSC的，而另一个NACE标准TM0284[2]则是开发用于评价管道和压力容器钢耐HIC性能的。

在NACE TM0284中规定的方法已经成功地用于评价化学成分、组织、材料加工和取向对耐HIC的作用。

为了研究SOHIC，在ASTM G-39[3]中所述的双梁试样结构已经用于研究拉应力下的焊接件和母体钢材。

2、试验方法所研究的试验方法已经用于开发用于含硫环境中使用的改良合金和特定含硫环境应用的材料选择中。

影响破裂行为的因素包括合金成分和显微组织、硬度、总应力（施加应力+残余应力）和诸如PH值和腐蚀性等环境参数。

举例说，图1示出了两种材料（AISI4130低合金钢和12%Cr不锈钢）在出现SSC的临界应力下的硬度的影响[4]。

表1列出了原来由Cotton开发后来写入NACE TM0284的在一个湿H2S环境中研究HIC的实验室试验方法—‘BP试验’的试验条件。

图1：低合金钢（AISI4130）和不锈钢（AISI410）的SSC门槛值对比无缝管和焊管的试样位置和取向如图2所示，母材和焊缝金属试块的尺寸均为20x100mmx壁厚，每种材料将3件不施加应力的试样浸没在H2S饱和溶液中。

试验之后，将每件试块按如图3所示分成3个剖面抛光，用100x放大倍率的光学显微镜作HIC检查。

通过以下3个比值定量评价HIC，结果如图4所示：1原著：M.Elboujdaini，CANMET材料试验室，加拿大。

硫化物应力腐蚀破裂探讨

ＤｉｃｓｉｎｏｌｉｅＳｒｓｒｏｉｎＣｒｃｉｇｓｕｓｏｎＳｕｐｈｄｔｅｓＣｏｒｓｏａｋｎ
ＺＥＮＧｏｎ ’ ＹＵＣｕ —ｙＴｇｎｅ
，
（．ａｇｈｕＰｔｃｅｃｌｏｓｕｔｎａｄＩｓｌｔｎＥｇｎｅｎ．ｔ．Ｇｕｎｚｏ７６１ＧｕｎｚｏｅｒｈｍｉａｎｔｃｉｎｔｌｉｎｉｅｒｇＣｏ，ｄ，ａｇｈｕ５０２，ｏＣｒｏｎａａｏｉＬ１
ｐｒｃｓｉｑｕｐｍｅｓｔｓ；ｌｎｉａｎｎｇｏｅｓｎｇｅｉｎｔ；ｅｔｗｅｄｉｇｍａｎｔｉｉ
随着引进高含硫原油加工罐的顶部等。广义的湿硫化氢应力和含湿ＨＳ的腐蚀介质共同作量的增大，以及国内某些油田腐蚀环境还有Ｈ：＋ＩＨＯ、ＳＨＣ＋
ｉｆｅｃ，ｅｅｔｇｍａｅｉｌｔｓｔｏｎｌｉｇｍａｎａｎｎｔ．ｎｕｎｅｓｌｃｉｔｒａ，ｅｔｌｎｍｅｈｄａｄｗｅｄｎｉｔｉｉｇｅｃ．Ｋｅｒｓｗｅｙｒｇｎｓｌｄ；ｔｅｓｃｒｏｉｎｃａｋｎｈｄｏｅｍｂｉｌｍｅｔｓｅｌｐｔｏｅｍｙｗｏｄ：ｔｄｏｅｕｆｅｓｒｓｏｒｓｏｒｃｉｇ；ｙｒｇｎｅｒｔｅｎ；ｔｅ；ｅｌｕｈｉｔｒ
产的石油含硫也较高，故炼厂设备的低温加工部位不可避免ＨＳＨＮＨ２＋Ｃ＋０、ＨＳＣ２Ｈ２２＋Ｏ＋Ｏ、

抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨

抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨张忠铧;齐亚猛;郭金宝;张春霞【期刊名称】《石油仪器》【年(卷),期】2017(003)004【摘要】近年来高井深、高温高压和高含硫等苛刻腐蚀环境的油气田相继开发,对高钢级油套管需求日益增加.然而抗硫化物应力腐蚀试验的钢材强度等级增加会导致抗硫实验中加载的载荷值越来越接近材料的名义屈服强度,应力环系统的细微偏差会导致较大的实验误差.通过试验,分析了应力环在恒载荷试验中存在的主要问题,其中应力环体位移-载荷曲线偏移和附加弯矩(扭矩)是应力环恒载荷结果离散度大的主要原因.为有效解决这些问题,自主研发了带有更精准砝码载荷加载和自动调心装置的六头砝码式恒载荷试验机,经试验证实其试验结果较应力环系统更具稳定性和可靠性.此外,结合恒载荷(A法)和双悬臂梁试验(D法)特点,对油套管抗SSC试验方法给出了合理建议.【总页数】5页(P21-25)【作者】张忠铧;齐亚猛;郭金宝;张春霞【作者单位】宝山钢铁股份有限公司上海 201900;宝山钢铁股份有限公司上海201900;宝山钢铁股份有限公司上海 201900;宝山钢铁股份有限公司上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG172【相关文献】1.X65管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能研究 [J], 郎丰军;黄先球;庞涛;马颖;崔雷;李利巍2.油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨 [J], 马家鑫;皇甫严凯;杨专钊;李记科;李云龙3.抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨 [J], 张忠铧;齐亚猛;郭金宝;张春霞4.抗硫化物应力腐蚀开裂试验NACE TM0177A法的影响因素 [J], 韩燕;吕乃欣;黄鹏飞;白真权;张秋利5.O_(2)+H_(2)S工况下抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂研究 [J], 齐亚猛;郭金宝因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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ｉｎｇｃｕｒｖｅａｎｄｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｒｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃａｕｓｅｓｔｈａｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｄｉｓｃｒｅｔｅｄｅｇｒｅｅｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｎｏｒ —
摘
要：近年来高井深、高温高压和高含硫等苛刻腐蚀环境的油气田相继开发，对高钢级油套管需求日益增加。然而抗硫化物应
力腐蚀试验的钢材强度等级增加会导致抗硫实验中加载的栽荷值越来越接近材料的名义屈服强度，应力环系统的细微偏差会导致
较大的实验误差。通过试验，分析了应力环在恒载荷试验中存在的主要问题，其中应力环体位移一载荷曲线偏移和附加弯矩（扭
ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｓｏｆＳＳＣ．ｒｅｓｉｓｔａｎｔ０ＣＴＧ
ＺＨＡＮＧＺｈｏｎｇｈｕａ，ＱＩＹａｍｅｎｇ，ＧＵＯＪｉｎｂａｏ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎｘｉａ
中图法分类号：ＴＧ１７２文献标识码：Ａ文章编号：２０９６— ００７７（２０１７）０４— ００２１— ０５
ＤＯＩ：１０．１９４５９／ｊ．ｅｎｋｉ．６１ —１５００／ｔｅ．２０１７．０４．００６
矩）是应力环恒载荷结果离散度大的主要原因。为有效解决这些问题，自主研发了带有更精准砝码栽荷加载和自动调心装置的六
头砝码式恒栽荷试验机，经试验证实其试验结果较应力环系统更具稳定性和可靠性。此外，结合恒载荷（Ａ法）和双悬臂梁试验（Ｄ
法）特点，对油套管抗ＳＳＣ试验方法给出了合理建议。关键词：抗硫管；硫化物应力腐蚀开裂；应力环；六头砝码式恒载荷试验机
ｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅ６－ｈｅａｄ — ｃｏｎｓｔａｎｔｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔｍａｃｈｉｎｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｉｃｅｏｆｃｏｕｎｔｅｒｐｏｉｓｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃｅｅｎ —
璀树乌篇
２０１７年第３卷第４期
ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭＴＵＢＵＬＡＲＧ０ＯＤＳ＆ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
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试验研究・
抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨
张忠铧，宝山钢铁股份有限公司上海２０１９００）
（ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｏｒｅａｎｄｍｏｒｅＨＰＨＴｏｉｌａｎｄｇａｓｉｆｅｌｄｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＨ２Ｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌｏｉｔｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｍａｎｄｆ０ｒｈｉｇｈ — ｇｒａｄｅｔｕｂｉｎｇａｎｄｃａｓｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｔｈｅｌｏａｄｅｄｓｔｒｅｓｓｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅＣｌｏｓｅｔｏｔｈｅｎｏｍｉｎａｌｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｄｕｒｉｎｇＳＳＣｔｅｓｔｓｗｉｔｈｔｈｅｓｔｅｅｌｇｒａｄｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｌｉｇｈｔｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｏｆｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｌａｒｇｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｒｒｏｒ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｐｒｏｏｆｒｉｎｇｉｎｔｈｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔｌｏａｄｉｓａｎｅｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｏｆｒｉｎｇｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ — ｌｏａｄ —