管道抗氢致开裂(二)

抗氢致开裂试验抗氢致开裂试验是一种用于测试材料在氢气环境下的耐久性的试验方法。

这种试验方法主要用于评估材料在氢气环境下的耐久性，以及在使用过程中可能出现的开裂问题。

在这种试验中，材料会暴露在高压氢气环境中，以模拟实际使用条件下的情况。

抗氢致开裂试验的目的是评估材料在氢气环境下的耐久性，以及在使用过程中可能出现的开裂问题。

这种试验方法可以帮助工程师和科学家确定材料的可靠性和耐久性，以便在设计和制造过程中做出更好的决策。

在抗氢致开裂试验中，材料会暴露在高压氢气环境中，以模拟实际使用条件下的情况。

试验期间，材料会受到氢气的侵蚀和腐蚀，这可能会导致材料出现开裂和破裂等问题。

通过对材料在氢气环境下的耐久性进行测试，可以确定材料是否适合在氢气环境下使用。

抗氢致开裂试验通常使用高压氢气来模拟实际使用条件下的情况。

在试验期间，材料会暴露在高压氢气环境中，以模拟实际使用条件下的情况。

试验期间，材料会受到氢气的侵蚀和腐蚀，这可能会导致材料出现开裂和破裂等问题。

通过对材料在氢气环境下的耐久性进行测试，可以确定材料是否适合在氢气环境下使用。

抗氢致开裂试验的结果可以帮助工程师和科学家确定材料的可靠性和耐久性，以便在设计和制造过程中做出更好的决策。

如果材料在试验期间表现良好，那么它就可以被认为是适合在氢气环境下使用的材料。

如果材料在试验期间出现开裂和破裂等问题，那么它就不适合在氢气环境下使用。

总之，抗氢致开裂试验是一种用于测试材料在氢气环境下的耐久性的试验方法。

这种试验方法可以帮助工程师和科学家确定材料的可靠性和耐久性，以便在设计和制造过程中做出更好的决策。

如果您需要进行抗氢致开裂试验，请务必选择一家有经验的实验室，以确保测试结果的准确性和可靠性。

抗氢致开裂试验引言：氢是宇宙中最常见的元素之一，它在很多领域都有广泛的应用。

然而，在某些情况下，氢气的积聚可能会导致严重的问题，如氢致开裂。

为了理解和预防这种现象，科学家们进行了大量的抗氢致开裂试验。

本文将介绍抗氢致开裂试验的原理、方法和结果。

1. 抗氢致开裂试验的原理氢致开裂是指在氢气存在的环境中，材料的开裂现象。

氢气能够渗透进入材料内部，并在其中形成氢原子或氢离子。

这些氢原子或氢离子会引起材料内部的应力集中，从而导致材料的开裂。

因此，了解材料在氢气环境下的抗开裂性能是非常重要的。

2. 抗氢致开裂试验的方法为了进行抗氢致开裂试验，首先需要选择合适的材料样品。

常用的材料包括钢、铝合金、镍合金等。

然后，将材料样品暴露在含有氢气的环境中，并在一定的温度和压力条件下进行试验。

试验过程中，通过观察材料是否发生开裂以及开裂的程度来评估材料的抗开裂性能。

3. 抗氢致开裂试验的结果抗氢致开裂试验的结果表明，不同材料对氢气的抗开裂性能有所差异。

一些材料在氢气环境下表现出良好的抗开裂性能，而另一些材料则容易发生开裂。

这与材料的晶体结构、化学成分以及加工工艺等因素有关。

通过对不同材料的试验结果进行分析，可以为材料的选用和设计提供重要的参考。

4. 抗氢致开裂试验的意义抗氢致开裂试验的结果对于提高材料的抗开裂性能以及保障工程结构的安全性具有重要意义。

在一些特殊领域，如航空航天、核能等，氢气的应用非常广泛，因此了解材料在氢气环境下的性能是必不可少的。

通过抗氢致开裂试验，可以评估材料的抗开裂性能，优化材料的组成和加工工艺，提高材料的可靠性和耐久性。

结论：抗氢致开裂试验是研究材料在氢气环境下的抗开裂性能的重要手段。

通过选择合适的材料样品，进行试验并分析试验结果，可以评估材料的抗开裂性能，并为材料的选用和设计提供参考。

抗氢致开裂试验对于提高材料的可靠性和耐久性具有重要意义，特别是在一些特殊领域的应用中。

进一步的研究和探索将有助于揭示氢致开裂的机理，为材料的开发和设计提供更加可靠的依据。

第19卷　第1期焊　接　学　报Vol.19　No.1 1998年3月HANJ IE　XU EBAO March　1998运行管道在线焊接时的氢致开裂与防止方法3Ξ陈怀宁　钱百年　祝时昌　虞德华(沈阳　中国科学院金属研究所)摘要　油气输送管道由于腐蚀或机械损伤引起的减薄区以及由于管道的大段破坏或工艺要求需要安装分输支管,通常要进行现场焊接操作。

该操作如果在不停输的情况下进行,会大大减少由此引起的经济损失。

但是在不停输情况下焊接,由于管内介质的流动而产生的快冷效果可能会形成热影响区(HAZ)的氢致开裂。

为了避免氢致开裂获得优良的焊接接头,本文在低碳钢管的循环试验管道上初步研究了焊接残余应力、焊接区冷却速度、焊接工艺条件等因素对运行管道在线焊接时产生氢致开裂的影响。

试验得出了一些有益的结果,为进一步深入研究奠定了基础。

关键词:　运行管道　焊接工艺　残余应力　氢致开裂0　序 言现代石油工业的发展,使得油气管道输送成为非常重要的一环。

目前我国油气输送管道总长2万公里左右。

随着西部油气田和海洋油气田的开发,在未来几年内还要建设1万多公里长的输送管道。

根据我国油气的输送特点和输送管的制造工艺,目前管道的维护焊接任务颇为繁重。

运行管道的在线修复或维护焊接,根据实际情况可以分为两种:一种是由于腐蚀或机械损伤引起的管壁减薄;一种是根据管道的工艺要求或管道的破坏情况安装分输支管。

管线减薄区域的修复和在管道上安装分输支管常常需要管线停输,而停输给油气输送公司带来的经济损失是显而易见的。

因而探讨在运行的管道上进行焊接由于载管的快冷效果往往会在管壁焊缝或HAZ产生裂纹。

针对这种情况开发一种能在运行管道上进行焊接的实用工艺是焊接工作者面临的当务之急。

目前我国的油气管线在不停输的情况下进行现场抢修焊接已积累了一定经验,但在焊接工艺上的认识尚显不足。

虽然有关标准已经注意到这一点(如SY J4051),但在此方面仍有大量的研究工作要做。

通常抗氢致开裂HIC（Hydrogen Induced Crack）主要是针对低碳高强度结构钢制压力管线讲的( 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢)。

目前国内生产的此类专用钢(抗HIC 专用钢)主要材料牌号有：16MnR(HIC),20R(HIC),SA516(HIC)。

该类钢的碳当量可用Ce= C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15计算。

质保书中C：0.022，Mn：1.05，Cr：18.20，Ni：8.32材料成分大致符合不锈钢00Cr19 Ni10(GB/T1220—1992)主要元素成分要求。

提供的是00Cr19Ni10或类似材质，应该没有太大问题。

参考资料：关于提高提高管线钢抗HIC能力的措施提高管线钢抗HIC能力的措施有成份设计、冶炼控制、连铸工艺、控轧控冷等四个方面。

展开来说，主要有三点：提高钢的线纯净度。

采用精料及高效铁水预处理（三脱）及复合炉外精炼，达到S≤0.001%，P≤0.010%，[O]≤20ppm，[H]≤1.3ppm。

同时采用Ca处理。

②晶粒细化。

主要通过微合金化和控轧工艺使晶粒充分细化，提高成分和组织的均匀性。

为此，钢水和连铸过程要电磁搅拌；连铸过程采用轻压下技术；多阶段控制轧制及强制加速冷却工艺；Tio处理，使得钢获得优良的显微组织和超细晶粒，最终组织状态是没有带状珠光体的针状铁素体或贝氏体。

③昼降低含C量（C≤0.06%），控制Mn含量，并添加Cu和Ni。

从炼钢来看，宝钢、武钢、鞍钢、攀钢、太钢等企业能生产不同等级的管线钢种，目前国内能生产X42、X52、X60、X65、X70等，X70目前在试用。

管线钢国产化程度大幅度提高，产品质量有了显著的改进，产品的成份控制、强度、韧性、晶粒度、焊接性能等均已接近或达到国外同类产品的水平。

高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则/thread-4029-1-1.html （作者前言）：2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。

加氢装置压力管道小接管开裂原因分析摘要：加氢装置临氢系统由于长期处于高压临氢工作环境，出现泄漏事件对人员和装置造成较大安全隐患，造成一定的经济损失，加强对临氢系统从设计、施工、检验、运行、维护等环节的管理尤为重要，本文针对柴油加氢装置小接管开裂原因进行分析，为同类事件提供参考。

关键词：加氢小接管湿硫化氢腐蚀1概述柴油加氢装置在大检修后开工高温硫化阶段，反应器床层320℃恒温，操作压力7.35MPa，循环氢中硫化氢浓度为36000ppm。

检查发现循环氢脱硫塔入口分液罐的顶部压力表引线阀前小接管泄漏，紧急停工处理硫化期间阀门为打开状态。

泄漏接管在管线中的位置（见图1），失效接管原始开工投用运行至第一次大检修，检修期间检查无异常。

图1 小接管泄漏开裂位置2小接管开裂处检查分析2.1 宏观检查检查未见有明显的塑性变形（见图2），小接管上共有两条轴向穿透裂纹，基本呈180度南北对称分布，北侧裂纹较直，南侧裂纹有一折线。

实测裂纹长度北侧外壁裂纹长约80mm（编号1），南侧外壁裂纹长约54mm（编号2）沿着裂纹打开后其内壁的结垢物较多（见图3）。

图2小接管外观形貌 图3 小接管内壁宏观形貌2.2 化学成分分析对材料进行化学成分分析，分析结果见表2。

由分析结果表明，样品化学成分不满足ASME SA106GrB 中对SA106B 钢管的要求，与设计选材不符。

但满足ASME SA337中对P22钢管的要求。

表2化学成分分析结果（wt%）元素CSi Mn P S 样品分析0.1360.2600.5000.0180.00742.240.970.0260.0120.079A SMEA106 GrB≤0.30 ≥0.100.29～1.06≤0.035≤0.035≤0.40≤0.15≤0.08≤0.40≤0.40A SME A335 P220.05 〜0.≤0.500.30- 0.≤0.025≤0.0251.90〜2.0.87〜1.///2.3 金相分析对小接管常态和热处理（正火950℃×0.75h，回火720℃×0.75h）状态进行金相组织分析。

通常抗氢致开裂HIC（Hydrogen Induced Crack）主要是针对低碳高强度结构钢制压力管线讲的( 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢)。

目前国内生产的此类专用钢(抗HIC专用钢)主要材料牌号有：16MnR(HIC),20R(HIC),SA516(HIC)。

该类钢的碳当量可用Ce=C+Mn6+(Cr+Mo+V)5+(Ni+Cu)15计算。

质保书中C：0.022，Mn：1.05，Cr：18.20，Ni：8.32材料成分大致符合不锈钢00Cr19Ni10(GBT1220—1992)主要元素成分要求。

提供的是00Cr19Ni10或类似材质，应该没有太大问题。

参考资料：关于提高提高管线钢抗HIC能力的措施提高管线钢抗HIC能力的措施有成份设计、冶炼控制、连铸工艺、控轧控冷等四个方面。

展开来说，主要有三点：提高钢的线纯净度。

采用精料及高效铁水预处理（三脱）及复合炉外精炼，达到S≤0.001%，P≤0.010%，[O]≤20ppm，[H]≤1.3ppm。

同时采用Ca处理。

②晶粒细化。

主要通过微合金化和控轧工艺使晶粒充分细化，提高成分和组织的均匀性。

为此，钢水和连铸过程要电磁搅拌；连铸过程采用轻压下技术；多阶段控制轧制及强制加速冷却工艺；Tio处理，使得钢获得优良的显微组织和超细晶粒，最终组织状态是没有带状珠光体的针状铁素体或贝氏体。

③昼降低含C量（C ≤0.06%），控制Mn含量，并添加Cu和Ni。

从炼钢来看，宝钢、武钢、鞍钢、攀钢、太钢等企业能生产不同等级的管线钢种，目前国内能生产X42、X52、X60、X65、X70等，X70目前在试用。

管线钢国产化程度大幅度提高，产品质量有了显著的改进，产品的成份控制、强度、韧性、晶粒度、焊接性能等均已接近或达到国外同类产品的水平。

高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则 thread-4029-1-1.html（作者前言）：2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。

管线管氢致开裂试样检测及分析杨迅;张志远;叶小军;穆瑞三【摘要】对管线管氢致开裂(HIC)试验后试样进行超声波探伤和金相分析.结果表明:HIC试验后未发现氢致裂纹缺陷,但超声波探伤可检测到大型B类夹杂物及表面氢鼓泡.本试验所取试样较大B类夹杂物出现在管体壁厚中心与外壁之间,可以大致推断较大B类夹杂位于原始铸坯1/2半径到表层细晶区之间,其成因与铸坯芯部成分偏析无关.氢鼓泡中有大颗粒状氧化镁及硫化钙夹杂,其余区域为铝酸钙夹杂,故夹杂物是形成氢鼓泡的诱因之一.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P102-105)【关键词】超声波探伤;金相分析;氢鼓泡;氢致开裂;管线管【作者】杨迅;张志远;叶小军;穆瑞三【作者单位】天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301【正文语种】中文湿硫化氢环境下腐蚀反应形成的氢脆给工业生产带来了诸多问题，特别是石油行业。

随着钻井技术的发展，钻具及油套管、管线管用钢常被用在湿硫化氢电解介质的苛刻环境下，管线钢选材不当常有发生氢脆事故。

这种脆化的机理是：H2S与钢材表面发生腐蚀反应产生氢，而后氢又被钢材吸收造成局部压力过大超过材料的强度极限导致氢脆。

在湿硫化氢环境中，管线钢可能存在下面三种失效问题：第一是在无应力情况下的氢致裂纹（HIC），氢鼓泡（HB），阶梯开裂（SWC）；其二是外加应力情况下的硫化物应力开裂（SSC）；其三是在焊接过程中，焊接材料中水分或油污在电弧高温作用下分解产生氢，这些氢一部分进入熔融的焊缝金属中，当焊缝冷却时来不及扩散出去形成局部高压而导致焊缝出现微裂纹的氢致延迟开裂现象。

HIC是氢脆的一种，表现为不加载应力状态下的氢鼓泡和内部裂纹。

主要冶金因素包括：夹杂，冷却时因C、Mn、P元素偏析形成的贝氏体马氏体条带，S、P的纯净度及轧制情况等[1]。

HIC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(HIC)英文全称是：Hydrogeninducedcracking,简称HIC o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。

氢致开裂的原理氢致开裂的机理：当钢浸渍在含硫化氢的环境中，因腐蚀而产生的氢便渗入钢中，原子状氢扩散到达非金属夹杂物等界面，在其缺陷部位转变为分子氢，提高了空洞的内压。

(1)氢脆各种情况下产生的氢原子直接渗透到钢内部后，使钢晶粒间原子结合力降低，造成钢材的延伸性、端面收缩率降低，强度也发生变化。

氢脆理论：在裂纹尖端有与阳极反应相应的阴极反应发生。

所生成的氢或加工氢进入钢中引起氢致开裂。

(2)氢腐蚀氢与钢中的碳化物发生反应产生甲烷，甲烷气体不能从钢中扩散出去，聚集在晶粒间形成局部高压，造成应力集中，进而使钢材产生微裂纹或鼓泡。

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H2或H2S气体或H2S水溶液中服役时，H2或H2S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。

现在已广泛运用氢致裂纹（H1C）来描述裂纹类型，并且被NACE国际组织采用。

试验方案及标准NACETMO284管线钢和压力容器抗氢致开裂评定方法GB/T8650管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方试样要求：样品尺寸：长IOOmm,宽20mm o1)厚度＜30mm:平行取样，同一产品取1组样品，数量为3个；2)3。

Q345R（R・HIC）中HIC 试验1、氢致开裂（HIC）试验简介氢致开裂（HIC）英文全称是：Hydrogen induced crackingo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称为氢致开裂（HIC）国标GB/T8650-2006《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》，规定了管线钢和压力容器钢板在含有硫化物水溶液的腐蚀环境中，由于腐蚀吸氢引起的HIC的评定方法。

美标NACE TM 0284管道、压力容器抗氢致开裂钢性能评价的试验方法,规定了HIC氢致开裂的评定方法。

2、氢致开裂分类（氢脆和氢腐蚀）1）氢脆：各种情况下产生的氢原子直接渗透到钢内部后，使钢晶粒间原子结合力降低，造成钢材的延伸性、端面收缩率降低，强度也发生变化。

在裂纹尖端有与阳极反应相应的阴极反应发生。

所生成的氢或加工氢进入钢中引起氢致开裂。

2）氢腐蚀：氢与钢中的碳化物发生反应产生甲烷，甲烷气体不能从钢中扩散出去，聚集在晶粒间形成局部高压，造成应力集中，进而使钢材产生微裂纹或鼓泡。

3、破坏类型在石油天然气行业和石化行业中，如果在湿H2S环境下选用碳钢或低合金钢，那么钢板会发生很严重的脆化。

这种脆化的机理是：H2s与钢材表面发生腐蚀反应产生氢，而后氢又被钢材吸收导致氢脆。

对于低合金钢来说，这种破坏可分为以下几种类型：1）氢诱导开裂（HIC）。

HIC不需要应力就可以在钢材内部产生并传播。

2）硫化物应力开裂（SSC） ° SSC主要出现在硬度高的区域，如焊缝区。

3）应力方向氢诱导开裂（SOHIC）o事实上，SOHIC可被看作是HIC和SSC共同作用的结果。

4）氢致延迟裂纹：容器在焊接过程中，焊接材料中水分或油污在电弧高温作用下分解产生氢，这些氢一部分进入熔融的焊缝金属中，当焊缝冷却时来不急扩散出去形成局部高压而导致焊缝出现微裂纹的现象。