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全面解析氫致開裂(HIC)試驗 發(fā)布時間:2018-06-08   瀏覽量:5971次

1、什么是氫致開裂試驗?氫致開裂的危害?氫致開裂產(chǎn)生的原因?氫致開裂試驗的涉及的領(lǐng)域?

氫致開裂試驗又叫抗氫誘導裂紋試驗、抗氫脆試驗,氫致開裂英文全稱是Hydrogen induced cracking,簡稱HIC。與金屬原子相比,氫原子尺寸很小,容易從金屬原子間的間隙擴散至金屬基體內(nèi)部,與基體發(fā)生物理化學作用,從而降低金屬基體的機械性能。           氫的來源可分為內(nèi)氫和外氫兩種:1)內(nèi)氫是指材料在使用前內(nèi)部就已經(jīng)存在的氫,主要是冶煉(原材料中的水分)、酸洗(酸)、電鍍(陰極析氫)、焊接(焊接前未烘干)、熱處理(淬火等)等過程中;2)外氫或環(huán)境氫是指材料在使用過程中吸收的氫。如在H2H2S氣體或H2S水溶液中服役時,H2H2S能分解出H進入構(gòu)件或試樣。在氫氣壓力的作用下,不同層面上的相鄰氫鼓泡裂紋相互連接,形成階梯狀特征的內(nèi)部裂紋稱為氫致開裂,裂紋有時也可擴展到金屬表面。HIC的發(fā)生也無需外加應(yīng)力,一般與鋼中高密度的大平面夾雜物或合金元素在鋼中偏析產(chǎn)生的不規(guī)則微觀組織有關(guān)。

硫化氫是石油和天然氣中最具腐蝕作用的有害介質(zhì)之一,在天然氣輸送過程中,硫化氫對輸送管線的應(yīng)力腐蝕占很大比重。在濕硫化氫環(huán)境中使用時,能導致碳鋼內(nèi)部出現(xiàn)氫鼓泡(HB)、氫致開裂(HIC)和應(yīng)力導向的氫致開裂(SOHIC)。管材在含硫化氫等酸性環(huán)境中,因腐蝕產(chǎn)生的氫侵入鋼內(nèi)而產(chǎn)生的裂紋成為氫致開裂(HIC

抗硫抗氫涉及到的設(shè)備和材質(zhì)主要有:閥體、閥蓋、法蘭、螺栓、閥門、儀表零件、容器設(shè)備、殼體、管束、閥桿、銷、軸、儀表管子、閥門零件、采集氣管線、管件、閥門元件、儀表元件、閥門彈性元件、儀表彈性元件、閥芯、閥門、膜片、壓力密封件、壓力測量裝置、閥板、閥座、平板閥、堆焊、閥門零件、集油管線、出油管線、低壓系統(tǒng)、水處理設(shè)施、抽油桿、井下泵、控制裝置、彈簧、儀表、軸承、隔板、壓力測量裝置、壓力密封件、鍛造件、鑄件、無縫管、密封圈、卡環(huán)、內(nèi)閥、壓力調(diào)節(jié)器、套管、油管、管子、抽油桿、抽油桿泵、氣舉設(shè)備、采油設(shè)備、封隔器、卡瓦、井口、油氣處理和注入社保、天然氣深冷加工設(shè)備、泵、壓縮機、壓縮機汽缸、缸套、活塞和閥、壓縮機墊圈、鉆桿、工具接頭、鉆井節(jié)箍、工具接頭、鉆桿焊接、泥漿泵、鉆井水龍頭、方鉆桿旋塞、防噴器、防噴器剪切閘板、防噴器心子、油嘴、壓井管線、工業(yè)管柱;碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼、高合金奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、耐蝕合金鋼、固溶鎳基合金、沉淀硬化鎳基合金、鈷基合金、鈦合金、銅等。

2、氫致開裂(HIC)試驗測試標準有哪些?

NACE TM 0284-2016管道鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法

GB/T 8650-2015管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法

3、氫致開裂(HIC)試驗測試要點總結(jié)

1GB/T 8650-2015管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法

適用范圍:管線鋼、壓力容器鋼板、法蘭和管件

試驗原理:將無應(yīng)力的試樣浸泡在標準溶液中,浸泡規(guī)定的時間后,取出試樣進行評定。本標準的試驗方法不是模擬服役條件,本方法只提供一種具有重現(xiàn)性的試驗環(huán)境,以便能夠在相對短的時間內(nèi)區(qū)別不同試樣對氫致開裂(HIC)的敏感性。

試驗溶液:溶液A:常溫常壓,含飽和H2SNaCl和乙酸(冰醋酸)的蒸餾水或去離子水;溶液B:常溫常壓下,含飽和H2S的人工海水

試樣要求:

1) 鋼管試樣,試樣尺寸:100mm±1mm,寬度 20mm±1mm,厚度 管的整個厚度,最大為30mm,若壁厚超過30mm,試樣在厚度方向上進行交錯。每個表面(即內(nèi)表面和外表面)最多只能各去掉1mm,試樣不允許矯平。數(shù)量:每根試驗管應(yīng)取3個試樣。

2)鋼板試樣,試樣尺寸:100mm±1mm,寬度 20mm±1mm,厚度 鋼板的整個厚度,最大為30mm, 若厚超過30mm,試樣在厚度方向上進行交錯。軋制面最大可去掉1mm,試樣坯料不允許矯直。數(shù)量:每塊板應(yīng)取3個試樣;位置:在板端寬度的中間位置,并使試樣的縱軸平行于主軋制方向

3)管件試樣, 試樣尺寸:100mm±1mm,寬度 20mm±1mm,試樣的原始表面應(yīng)去除,去除的表面厚度不大于1mm,試樣的坯料不得被矯平。厚度 :壁厚不大于30mm的管件,其試樣厚度應(yīng)為整個管件厚度。對于厚度大于30mm的管件,應(yīng)進行均勻交替取樣。當管件尺寸小而不能做100mmX20mm寬的標準試樣時,應(yīng)將整個管件作為試樣,全尺寸管件試驗時,浸泡在溶液中的管件數(shù)量可以是1個或3個,保證能獲得9個檢測面。數(shù)量:每個管件應(yīng)取3個試樣

4)法蘭試樣, 試樣尺寸:100mm±1mm,寬度 20mm±1mm,試樣的原始表面應(yīng)去除,去除的表面厚度不大于1mm。試樣的坯料不得被矯平。厚度 壁厚不大于30mm的法蘭,其試樣厚度應(yīng)為整個法蘭厚度。對于厚度大于30mm的法蘭,應(yīng)進行均勻交替取樣。當法蘭尺寸小而不能做100mm*20mm的標準試樣時,應(yīng)將整個法蘭作為試樣,全尺寸管件試驗時,浸泡在溶液中的管件數(shù)量可以是1個或3個,保證能獲得9個檢測面。數(shù)量:每個法蘭應(yīng)取3個試樣。

試驗周期:96h

試驗結(jié)果評定;裂紋敏感率CSR、裂紋長度率CLR、裂紋厚度率CTR

 


試驗設(shè)備示意圖如下:

圖片3.png 

 

2NACE TM 0284-2016管道鋼和壓力容器鋼抗氫致開裂評定方法

試驗溶液:溶液A5wt%NaCl+0.5wt%CH3COOH+蒸餾水或去離子水

溶液B:人工海水

溶液C5%NaCl+0.4%CH3COONa+蒸餾水或去離子水

試驗氣體:AB溶液:H2S飽和;C溶液:H2S/CO2混合氣飽和

溫度壓力:25℃±3℃,常壓

試驗周期:AB溶液:96hC溶液:根據(jù)混合氣中H2S濃度而定

結(jié)果評定:裂紋敏感率CSR、裂紋長度率CLR、裂紋厚度率CTR


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