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全面解析氢致开裂(HIC)试验 发布时间:2018-06-08   浏览量:5463次

1、什么是氢致开裂试验?氢致开裂的危害?氢致开裂产生的原因?氢致开裂试验的涉及的领域?

氢致开裂试验又叫抗氢诱导裂纹试验、抗氢脆试验,氢致开裂英文全称是Hydrogen induced cracking,简称HIC。与金属原子相比,氢原子尺寸很小,容易从金属原子间的间隙扩散至金属基体内部,与基体发生物理化学作用,从而降低金属基体的机械性能。           氢的来源可分为内氢和外氢两种:1)内氢是指材料在使用前内部就已经存在的氢,主要是冶炼(原材料中的水分)、酸洗(酸)、电镀(阴极析氢)、焊接(焊接前未烘干)、热处理(淬火等)等过程中;2)外氢或环境氢是指材料在使用过程中吸收的氢。如在H2H2S气体或H2S水溶液中服役时,H2H2S能分解出H进入构件或试样。在氢气压力的作用下,不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接,形成阶梯状特征的内部裂纹称为氢致开裂,裂纹有时也可扩展到金属表面。HIC的发生也无需外加应力,一般与钢中高密度的大平面夹杂物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微观组织有关。

硫化氢是石油和天然气中最具腐蚀作用的有害介质之一,在天然气输送过程中,硫化氢对输送管线的应力腐蚀占很大比重。在湿硫化氢环境中使用时,能导致碳钢内部出现氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)和应力导向的氢致开裂(SOHIC)。管材在含硫化氢等酸性环境中,因腐蚀产生的氢侵入钢内而产生的裂纹成为氢致开裂(HIC

抗硫抗氢涉及到的设备和材质主要有:阀体、阀盖、法兰、螺栓、阀门、仪表零件、容器设备、壳体、管束、阀杆、销、轴、仪表管子、阀门零件、采集气管线、管件、阀门元件、仪表元件、阀门弹性元件、仪表弹性元件、阀芯、阀门、膜片、压力密封件、压力测量装置、阀板、阀座、平板阀、堆焊、阀门零件、集油管线、出油管线、低压系统、水处理设施、抽油杆、井下泵、控制装置、弹簧、仪表、轴承、隔板、压力测量装置、压力密封件、锻造件、铸件、无缝管、密封圈、卡环、内阀、压力调节器、套管、油管、管子、抽油杆、抽油杆泵、气举设备、采油设备、封隔器、卡瓦、井口、油气处理和注入社保、天然气深冷加工设备、泵、压缩机、压缩机汽缸、缸套、活塞和阀、压缩机垫圈、钻杆、工具接头、钻井节箍、工具接头、钻杆焊接、泥浆泵、钻井水龙头、方钻杆旋塞、防喷器、防喷器剪切闸板、防喷器心子、油嘴、压井管线、工业管柱;碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、高合金奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、耐蚀合金钢、固溶镍基合金、沉淀硬化镍基合金、钴基合金、钛合金、铜等。

2、氢致开裂(HIC)试验测试标准有哪些?

NACE TM 0284-2016管道钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

GB/T 8650-2015管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

3、氢致开裂(HIC)试验测试要点总结

1GB/T 8650-2015管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

适用范围:管线钢、压力容器钢板、法兰和管件

试验原理:将无应力的试样浸泡在标准溶液中,浸泡规定的时间后,取出试样进行评定。本标准的试验方法不是模拟服役条件,本方法只提供一种具有重现性的试验环境,以便能够在相对短的时间内区别不同试样对氢致开裂(HIC)的敏感性。

试验溶液:溶液A:常温常压,含饱和H2SNaCl和乙酸(冰醋酸)的蒸馏水或去离子水;溶液B:常温常压下,含饱和H2S的人工海水

试样要求:

1) 钢管试样,试样尺寸:100mm±1mm,宽度 20mm±1mm,厚度 管的整个厚度,最大为30mm,若壁厚超过30mm,试样在厚度方向上进行交错。每个表面(即内表面和外表面)最多只能各去掉1mm,试样不允许矫平。数量:每根试验管应取3个试样。

2)钢板试样,试样尺寸:100mm±1mm,宽度 20mm±1mm,厚度 钢板的整个厚度,最大为30mm, 若厚超过30mm,试样在厚度方向上进行交错。轧制面最大可去掉1mm,试样坯料不允许矫直。数量:每块板应取3个试样;位置:在板端宽度的中间位置,并使试样的纵轴平行于主轧制方向

3)管件试样, 试样尺寸:100mm±1mm,宽度 20mm±1mm,试样的原始表面应去除,去除的表面厚度不大于1mm,试样的坯料不得被矫平。厚度 :壁厚不大于30mm的管件,其试样厚度应为整个管件厚度。对于厚度大于30mm的管件,应进行均匀交替取样。当管件尺寸小而不能做100mmX20mm宽的标准试样时,应将整个管件作为试样,全尺寸管件试验时,浸泡在溶液中的管件数量可以是1个或3个,保证能获得9个检测面。数量:每个管件应取3个试样

4)法兰试样, 试样尺寸:100mm±1mm,宽度 20mm±1mm,试样的原始表面应去除,去除的表面厚度不大于1mm。试样的坯料不得被矫平。厚度 壁厚不大于30mm的法兰,其试样厚度应为整个法兰厚度。对于厚度大于30mm的法兰,应进行均匀交替取样。当法兰尺寸小而不能做100mm*20mm的标准试样时,应将整个法兰作为试样,全尺寸管件试验时,浸泡在溶液中的管件数量可以是1个或3个,保证能获得9个检测面。数量:每个法兰应取3个试样。

试验周期:96h

试验结果评定;裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR

 


试验设备示意图如下:

图片3.png 

 

2NACE TM 0284-2016管道钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法

试验溶液:溶液A5wt%NaCl+0.5wt%CH3COOH+蒸馏水或去离子水

溶液B:人工海水

溶液C5%NaCl+0.4%CH3COONa+蒸馏水或去离子水

试验气体:AB溶液:H2S饱和;C溶液:H2S/CO2混合气饱和

温度压力:25℃±3℃,常压

试验周期:AB溶液:96hC溶液:根据混合气中H2S浓度而定

结果评定:裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR、裂纹厚度率CTR


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