本标准涵盖了在含H2S的低pH值水溶液中,遭受拉伸应力的金属材料抗开裂失效的试验。碳钢和低合金钢通常在室温下测试EC抗力,其SSC的敏感性通常较高。对于其他类型的合金,EC敏感性与温度的相关性更为复杂。
本标准描述了试剂、试样和使用的设备,讨论基材和试样性能,同时指定了要遵循的测试程序。本标准描述了四种试验方法:
试验方法A-NACE标准拉伸试验
试验方法B-NACE标准弯曲试验
试验方法C-NACE标准C-环试验
试验方法D-NACE标准双悬臂梁(DCB)试验
环境开裂试验的不确定性
1、应力腐蚀试验结果的解释是一项艰难的任务。本标准中所包含的试验方法很严格,加速试验使得数据评估变得异常困难。在测试不同实验室之间测试方法的可重复性时,几个必须注意的不良副作用(频繁进行许多加速测试)包括:
2、试验环境可能通过HIC和氢鼓泡引起失效。对于通常不受SSC影响的低强度钢,尤其如此。HIC通常可以通过肉眼或金相观察检测到。氢鼓泡一般在试样表面是可见的(关于这种现象的进一步信息,参考NACE标准TM 0284。
3、试验环境可能会腐蚀一些在实际现场服务中通常不会腐蚀的合金,从而导致通常不会发生EC失效的合金出现EC失效。对马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢来说,这个问题特别严重。
测试试样和材料性能
1、应仔细考虑从产品中取出的试样的位置和方向,以便当产品投入使用时,试验结果能提供更有意义的性能指标。一组中的所有试样应从冶金相同位置提取(例如,所有测试试样应具有相同位向、类似或接近的相同微观结构和机械性能)
2、指定时,应按ASTM A370标准试验方法进行拉伸试验,以确定基材性质。拉伸两个或更多的试样,平均单个试样的测试结果,来确定材料的屈服强度、断裂强度、延伸率及断面收缩率。从与待测试的EC试样相邻并且处于相同位置和方向的材料加工拉伸试样通常可以将试样与试样的材料性质变化减至最小。
3、许多基本材料性能都与EC敏感性有关。因此当规定时,所有有关化学成分、机械性能、热处理、机械加工过程(例如冷轧率或冷变形率)应与拉伸测试数据一并确定和报告。每--批热处理材料或者具有固定化学成分而微观结构不同的材料都应该检测,就如它们不是同一种材料一样。
在高温/压力下试验
在H2S存在的情况下,大多数类型材料的主要开裂机理随温度而变化。铁素体钢和铁素体/马氏体不锈钢的开裂主要按氢机制进行的(例如,阴极机制),在接近室温条件下具有最大的敏感性。对于奧氏体不锈钢来说,随着温度的升高,由于阳极过程主要贡献,裂纹敏感性增加。双相不锈钢表现为混合行为,在中等温度范围内具有最大的开裂敏感性。为了方便在模拟服役条件下的测试,或者预测最恶劣条件,以及方便H2S压超过100kPa (14.5psia) 条件下的测试,可采用以下修正过的技术。
与室温和大气压力测试相比,在高温和高压下进行测试涉及额外的安全考虑因素。尽管这里给出了一些总的指导方针,但仍不能涵盖所有方面,还需要根据当地的安全要求作出补充。因为H2S在试验过程中可能会被消耗,因此描述了气体补充和连续的气体鼓泡技术。H2S损失率及其对测试环境腐蚀性的影响是影响试验结果的几个因素,包括试验材料的腐蚀速率和试验环境中H2S的分压。对经验已证明适合维持所需H2S分压的措施提出了指导意见,但在所有情况下,应通过测试溶液或气相中的H2S浓度来测定所需的试验条件。这个信息必须与测试数据一同报告。
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