应力腐蚀及环境氢脆测试方法
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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。
氢脆试验判定标准氢脆是一种由于内应力能量集中或过大而导致的金属材料的脆性断裂现象。
这种现象在工业生产中具有重要的意义,因为它可能导致材料的失效和事故发生。
为了准确判定氢脆现象的出现,制定一份科学严谨的氢脆试验判定标准是十分必要的。
一、试验材料的选择进行氢脆试验时,首先需要选择合适的试验材料。
一般来说,常用的试验材料包括钢、铁、铜等金属材料。
选择试验材料时,需要考虑其应力应变特性、化学成分和微观组织等因素,以确保试验结果具有代表性。
二、试验方法的选择确定试验方法是进行氢脆试验的重要步骤之一。
庆丰氢脆试验方法是目前应用最广泛的一种方法之一。
该方法通过对材料进行腐蚀处理,使其表面产生氢气,并通过施加应力来观察材料是否发生氢脆断裂。
三、试验条件的确定在进行氢脆试验之前,还需要确定试验的环境条件和试验参数。
环境条件包括气体氛围、温度和湿度等因素。
常用的气体氛围包括干燥氢气、氮气等。
温度一般选择在室温到高温之间,具体根据试验要求和试验材料来确定。
湿度则需要根据试验要求来调整。
四、试验过程的要求在进行氢脆试验时,需要严格控制试验过程中的环境条件和试验参数。
还要采取有效的措施,防止试验过程中的干扰因素对试验结果的影响。
为了保证试验结果的准确性和可重复性,还要对试验仪器设备进行校准和验证,确保其工作状态良好。
五、试验结果的判定根据氢脆试验的结果,对材料的氢脆程度进行判定。
一般来说,氢脆程度可以通过断裂面的形貌和试验后材料的性能损失程度来评估。
氢脆断裂面呈现出很脆的特征,且材料性能出现明显下降,即可判定材料发生了氢脆现象。
六、试验结果的记录和分析对于氢脆试验的结果,需要进行详细的记录和分析。
记录试验过程中的环境条件、试验参数和试验结果等信息,并绘制曲线或表格进行分析。
还需要对试验结果进行比对和统计,以获取更全面的试验结论。
七、试验结果的应用根据氢脆试验的结果,对材料的使用和应用进行合理安排。
如果试验结果表明材料具有较高的抗氢脆能力,那么可以继续使用。
一般如何测试氢脆?为了研究或防止氢脆,需要对金属的氢脆情况进行测试,以获取相关信息。
测试氢脆的方法有好几种,常用的有往复弯曲试验和延迟破坏试验。
(1)往复弯曲试验往复弯曲试验对低脆性材料比较灵敏,可以用来对不同基体材料在经过相同的电镀工艺处理后的氢脆程度进行比较,也可以对相同的基体材料上的不同电镀工艺的氢脆程度进行比较。
这种试验的方法是取一个待测试片,其尺寸规格为:150mm×l3mm×l. 5mm,表面粗糙度Ra=1.6。
对试片进行热处理使之达到规定的硬度,然后用往复弯曲机让试片在一定直径的轴上以一定的速度进行缓慢的弯曲试验,直至试片断裂。
弯曲方式有90。
往复弯曲和l80。
单面弯曲两种,以前一种方式应用较多,弯曲的速度是0.6./s。
如果是单面弯曲则所取的速度则为0.13。
/s。
评价的方法是将弯曲试验至断裂时的次数乘以角度,以获得弯曲角度的总和,其角度总值越大,氢脆越小。
测试时要注意以下几点。
①试片在进行热处理后如果有变形,应静压校平,不可以敲打校正,否则会使试片的内应力增加,影响试验结果。
②为了防止应力影响,电镀前应进行去应力,在电镀后则要进行除氢处理,这时检测的是残余氢脆的影响。
③弯曲试验时所用的轴的直径的选用很重要,因为评价这种试验结果的量化指标与轴径有关,对于小的轴径,则弯曲至断裂的次数就会少一些,具体选用什么轴径要通过对基体材料的空白试验来确定,并且在提供数据时要指明所用的轴径,否则参数没有可比性。
(2)延迟破坏试验延迟破坏试验是一种灵敏度较高的试验方法,适合用于高强度钢制品的氢脆检测。
这种氢脆测试也是在试验机上进行的,所用的试验机为持久强度试验机或蠕变试验机,检测试样在这种试验机上受到小于破坏程度的应力的作用,观测其直到断裂时的时间。
如果到规定的时间尚没有发生断裂,即为合格。
这种试验需要采用按一定要求制作的标准的测试验棒。
并且每次要使用三支同样条件的试样平行做试验,以使结果更为可信。
慢拉伸应力腐蚀试验测试标准慢拉伸应力腐蚀试验(Slow Strain Rate Testing,简称SSRT)是一种常用的材料力学性能测试方法,主要用于评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
本文将介绍慢拉伸应力腐蚀试验的测试标准。
一、试验目的慢拉伸应力腐蚀试验的主要目的是评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能,包括抗氢脆性、抗应力腐蚀开裂性等方面。
二、试验原理慢拉伸应力腐蚀试验通过施加一定的应变速率和应力水平,使试样在应力腐蚀介质中进行慢速拉伸,以模拟材料在实际使用条件下的受力状态。
通过观察试样的断口形貌、测量其断裂应变等参数,可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
三、试验装置慢拉伸应力腐蚀试验通常采用电化学工作站进行测试。
电化学工作站包括电化学池、拉伸装置、电化学测量系统等组成部分。
其中,电化学池用于容纳试样和腐蚀介质,拉伸装置用于施加拉伸载荷,电化学测量系统用于监测试样的电化学行为。
四、试样制备慢拉伸应力腐蚀试验的试样通常为平行四边形形状,尺寸一般为长25mm、宽5mm、厚0.5mm。
试样表面应进行必要的打磨和清洗处理,以确保试样表面的光洁度和无杂质。
五、试验步骤1. 将试样放入电化学池中,并加入适量的腐蚀介质。
2. 设定拉伸速率和应力水平,并开始拉伸测试。
3. 实时监测试样的电化学行为,包括电位、电流等参数。
4. 在达到一定的拉伸应变后停止测试。
5. 取出试样,观察其断口形貌,并进行断裂应变测量。
六、试验结果分析通过观察试样的断口形貌和测量其断裂应变等参数,可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
常见的分析方法包括断口分析、断裂应变分析等。
七、注意事项1. 选择合适的腐蚀介质和拉伸速率,以模拟实际使用条件。
2. 保持试样表面的光洁度和无杂质,以减小外界因素对测试结果的影响。
3. 注意安全操作,避免发生意外事故。
八、总结慢拉伸应力腐蚀试验是一种常用的材料力学性能测试方法,可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
一般如何测试氢脆?为了研究或防止氢脆,需要对金属得氢脆情况进行测试,以获取相关信息。
测试氢脆得方法有好几种,常用得有往复弯曲试验与延迟破坏试验。
(1)往复弯曲试验往复弯曲试验对低脆性材料比较灵敏,可以用来对不同基体材料在经过相同得电镀工艺处理后得氢脆程度进行比较,也可以对相同得基体材料上得不同电镀工艺得氢脆程度进行比较。
这种试验得方法就是取一个待测试片,其尺寸规格为:150mm×l3mm×l、5mm,表面粗糙度Ra=1、6。
对试片进行热处理使之达到规定得硬度,然后用往复弯曲机让试片在一定直径得轴上以一定得速度进行缓慢得弯曲试验,直至试片断裂。
弯曲方式有90。
往复弯曲与l80。
单面弯曲两种,以前一种方式应用较多,弯曲得速度就是0.6、/s。
如果就是单面弯曲则所取得速度则为0.13。
/s。
评价得方法就是将弯曲试验至断裂时得次数乘以角度,以获得弯曲角度得总与,其角度总值越大,氢脆越小。
测试时要注意以下几点。
①试片在进行热处理后如果有变形,应静压校平,不可以敲打校正,否则会使试片得内应力增加,影响试验结果。
②为了防止应力影响,电镀前应进行去应力,在电镀后则要进行除氢处理,这时检测得就是残余氢脆得影响。
③弯曲试验时所用得轴得直径得选用很重要,因为评价这种试验结果得量化指标与轴径有关,对于小得轴径,则弯曲至断裂得次数就会少一些,具体选用什么轴径要通过对基体材料得空白试验来确定,并且在提供数据时要指明所用得轴径,否则参数没有可比性。
(2)延迟破坏试验延迟破坏试验就是一种灵敏度较高得试验方法,适合用于高强度钢制品得氢脆检测。
这种氢脆测试也就是在试验机上进行得,所用得试验机为持久强度试验机或蠕变试验机,检测试样在这种试验机上受到小于破坏程度得应力得作用,观测其直到断裂时得时间。
如果到规定得时间尚没有发生断裂,即为合格。
这种试验需要采用按一定要求制作得标准得测试验棒。
并且每次要使用三支同样条件得试样平行做试验,以使结果更为可信。
海川流浪人应力腐蚀断裂和氢脆金属材料的两种经常有关而又有别的被破坏(或断裂)的现象。
应力腐蚀断裂(SCC) 是应力与腐蚀介质协同作用下引起的金属断裂现象(见金属腐蚀)。
它有三个主要特征:①应力腐蚀断裂是时间的函数。
拉伸应力越大,则断裂所需时间越短;断裂所需应力一般都低于材料的屈服强度。
这种应力包括外加载荷产生的应力、残余应力、腐蚀产物的楔形应力等。
②腐蚀介质是特定的,只有某些金属-介质的组合(见表发生应力腐蚀断裂的典型体系──金属与腐蚀介质的组合)情况下,才会发生应力腐蚀断裂。
若无应力,金属在其特定腐蚀介质中的腐蚀速度是微小的。
③断裂速度在纯腐蚀及纯力学破坏之间,断口一般为脆断型。
氢脆(HE) 又称氢致开裂或氢损伤,是一种由于金属材料中氢引起的材料塑性下降、开裂或损伤的现象。
所谓“损伤”,是指材料的力学性能下降。
在氢脆情况下会发生“滞后破坏”,因为这种破坏需要经历一定时间才发生。
氢的来源有“内含”的及“外来”的两种:前者指材料在冶炼及随后的机械制造(如焊接、酸洗、电镀等)过程中所吸收的氢;而后者是指材料在致氢环境的使用过程中所吸收的氢(见金属中氢)。
致氢环境既包括含有氢的气体,如H□、H□S;也包括金属在水溶液中腐蚀时阴极过程所放出的氢。
金属的应力腐蚀断裂和氢脆是两种既经常相关而又不同的现象。
在高温高压氢气中结构件的开裂,既是HE,又是SCC;水溶液中应力腐蚀时,若阴极过程析出的氢对断裂起了决定性作用,则这种破坏既是SCC,也是HE;这两个实例便位于图1应力腐蚀断裂(SCC)和氢脆(HE)关系的示意所示的重叠区内。
试验方法和工程参量应力腐蚀试验一般采用光滑或缺口试样,固定环境条件(即腐蚀介质和温度),采用断裂为临界点、测定固定应力下的断裂时间(□□)或固定□□下的断裂应力(□□),用□□的长短或□□的高低,来衡量材料抗应力腐蚀断裂能力的大小。
70年代以来,人们广泛地运用了断裂力学研究应力腐蚀断裂;用预制裂纹的试样进行应力腐蚀试验,如图2断裂时间□□与应力场强度因子(□□)之间的关系所示。
氢脆敏感度试验
氢脆敏感度试验是一种对材料进行脆性断裂评价的试验方法。
它主要用于评估材料在暴露在氢气环境下的脆性断裂倾向。
氢脆敏感度试验通常包括以下几个步骤:
1. 样品制备:首先需要从所需材料中制备出试样,通常为标准的拉伸试样或冲击试样。
2. 预处理:将试样暴露在氢气环境中的一段时间,以使其吸收一定量的氢气。
预处理条件可能包括温度、氢气压力和处理时间等。
3. 试验:对预处理后的试样进行相应的脆性断裂试验。
常用的试验方法包括拉伸试验、冲击试验和弯曲试验等。
4. 评估:根据试验结果,对样品的脆性断裂倾向进行评估和判定。
通常使用断口形貌观察、拉伸强度或冲击韧性等指标进行分析。
氢脆敏感度试验主要应用于评估各种金属材料和合金在氢气环境中的耐脆性能。
该试验方法可用于材料研究、材料选择以及工程设计中的氢气环境下的安全性评估。
氢脆检验方法
氢脆是钢材在制造和加工过程中出现的一种现象,即在材料内部形成氢气脆化的现象,导致材料的脆性增加。
为了检测材料是否存在氢脆问题,常用的氢脆检验方法有以下几种:
1.拉伸试验:将待检测的材料样品进行拉伸断裂试验,观察断
裂表面是否存在明显的氢脆现象。
2.氢脆敏感性试验:将待检测材料样品置于高浓度的氢气环境中,通过观察材料的裂纹扩展速率、断裂延性等参数来判断材料的氢脆敏感性。
3.氢脆腐蚀试验:将待检测材料样品暴露在含有氯化氢等腐蚀
性介质中,通过观察材料的腐蚀情况和裂纹产生情况来判断材料的氢脆程度。
4.金相显微镜观察:将待检测的材料样品进行金相显微镜观察,通过观察组织结构、晶粒大小和形态等参数来判断材料是否存在氢脆问题。
以上是一些常用的氢脆检验方法,具体的选择和操作参数需要根据实际情况来确定。
为了准确判断材料的氢脆程度,通常需要综合运用多种方法进行检验。
hb 5067 氢脆试验方法氢脆试验方法(Hydrogen Embrittlement Test Method)引言:氢脆是一种金属在一定条件下吸收氢气后出现的脆性断裂现象。
金属材料通常在制造和使用过程中都会与氢气接触,因此了解氢脆的发生机制以及评估其对材料性能的影响非常重要。
本文将介绍一种常用的氢脆试验方法——氢脆试验方法HB 5067,并详细描述其步骤、原理和应用。
一、试验步骤:1.样品准备:将待测试的金属样品切割成相应的尺寸,通常为长方形条样或盘样。
然后进行表面处理,以确保样品表面光滑和无缺陷。
2.预处理:将样品经过预处理,通常包括烘烤、退火或负载应力等操作,以消除表面氧化物和自残余应力。
3.氢化处理:将样品置于一定压力下的氢气环境中,通过吸收氢气使样品饱和。
氢气浓度和处理时间可以根据需要进行调节。
4.恢复处理:将样品从氢气环境中取出并恢复到常温下,通常需要将样品放置在室温下一段时间,以使吸收的氢气能够扩散和释放。
5.制备试样:根据要求,从样品中切割出试样,并进行相应的标记。
6.金相观察:将试样进行金相制备和显微观察,检查是否存在氢脆的痕迹,如裂纹、气孔等。
7.机械性能测试:对试样进行拉伸、弯曲或冲击等力学性能测试,评估氢脆对材料性能的影响。
二、试验原理:氢脆是由于金属吸收氢气后,在其晶界和位错等缺陷处形成氢化物,并对材料的塑性变形和强度产生不利影响导致的脆性断裂。
氢气的吸附、扩散和聚集过程是氢脆形成的主要机制,并且受到多种因素的影响,如氢浓度、应力状态、温度等。
氢脆试验方法HB 5067通过将样品置于一定压力下的氢气环境中,让金属吸收氢气达到饱和,再进行恢复处理和力学性能测试,以评估材料的氢脆敏感性。
三、应用领域:氢脆试验方法HB 5067广泛应用于金属材料的研究和工程实践中,特别是在航空航天、汽车、石油化工等领域。
它可以用于评估不同材料的氢脆敏感性,选择合适的金属材料以及优化工艺条件,从而提高材料的使用性能和安全性。
氢脆的检测英文名称:hydrogen embrittlement 其他名称:白点定义1:金属由于吸氢引起韧性或延性下降的现象。
所属学科:船舶工程(一级学科);船舶腐蚀与防护(二级学科)定义2:钢材在冶炼、加工和使用中溶解于钢中的原子氢,在重新聚合成分子氢时产生的巨大应力超过钢的强度极限时,可以在钢内产生微裂纹,导致材料的韧性或塑性下降的现象。
氢脆是溶于钢中的氢,聚合为氢分子,造成应力集中,超过钢的强度极限,在钢内部形成细小的裂纹,又称白点。
氢脆只可防,不可治。
氢脆一经产生,就消除不了。
在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10—6 量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。
在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时,可使内氢减少)恢复钢材的性能。
因此内氢脆是可逆的。
热处理不适用的情况热处理的方法是将工件加热至某一温度,保温一段时间,缓冷,使氢随溶解度逐渐变小,逐渐析出。
但加热会破坏镀层,因此热处理的方法对于经过电镀的工件并不适用。
如何防治首先,尽量缩短酸洗时间;其次加缓蚀剂,减少产氢量。
压力容器的氢脆(或称氢损伤)是指它的器壁受到氢的侵蚀,造成材料塑性和强度降低,并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏。
高温高压的氢对钢的损伤主要是因为氢以原子状态渗入金属内,并在金属内部再结合成分子,产生很高的压力,严重时会导致表面鼓包或皱折;氢与钢中的碳结合,使钢脱碳,或使钢中的硫化物与氧化物还原。
造成压力容器氢脆破坏的氢,可以是设备中原来就存在的,例如,炼钢、焊接过程中的湿气在高温下被还原而生成氢,并溶解在液体金属中。
或设备在电镀或酸洗时,钢表面被吸附的氢原子过饱和,使氢渗入钢中;也可以是使用后由介质中吸收进入的,例如在石油、化工容器中,就有许多介质中含氢或含混有硫化氢的杂质。
钢发生氢脆的特征主要表现在微观组织上。
它的腐蚀面常可见到钢的脱碳铁素体,氢脆层有沿着晶界扩展的腐蚀裂纹。
氢脆试验标准1. 试验目的氢脆试验的目的是检测材料在氢环境中是否发生脆化现象,以评估其对氢气的抗腐蚀性能。
通过本试验,可以确定材料在含氢环境中的抗氢脆性能,为工程应用提供依据。
2. 试验原理氢脆试验基于材料在氢环境中可能发生的脆化现象。
当金属材料中含有过饱和的氢原子时,这些氢原子会在材料中形成微裂纹,导致材料的力学性能下降。
通过本试验,可以观察材料在氢环境中的微裂纹产生情况,评估其抗氢脆性能。
3. 试验设备进行氢脆试验需要以下设备:* 高压气瓶:用于提供含氢气体。
* 试验容器:用于容纳试样和氢气。
* 加热器:用于调节试样温度。
* 压力表:用于监测试验过程中的压力变化。
* 计时器:用于记录试验时间。
* 显微镜:用于观察试样的微裂纹情况。
4. 试样制备在进行氢脆试验前,需要制备试样。
试样应具有代表性,并经过适当的处理,以消除表面应力等影响因素。
试样的尺寸和形状应根据试验要求进行选择,一般采用标准试样。
5. 试验程序试验程序如下:* 将试样放入试验容器中。
* 向试验容器中充入一定压力的含氢气体。
* 设定加热器的温度,保持恒温。
* 记录试验时间,并观察试样在氢环境中的变化。
* 在试验结束后取出试样,进行清洗和干燥处理。
* 使用显微镜观察试样表面的微裂纹情况。
6. 数据分析通过对试样进行显微镜检查,可以获取微裂纹的数量、大小等信息。
通过对这些数据进行分析,可以评估材料在氢环境中的抗氢脆性能。
一般而言,微裂纹数量越多、尺寸越大,材料的抗氢脆性能越差。
7. 结果评估根据数据分析结果,可以对材料的抗氢脆性能进行评估。
根据微裂纹的数量和尺寸,可以评价材料在含氢环境中的耐受能力。
此外,还可以结合其他性能测试结果,如硬度、拉伸强度等,对材料的综合性能进行评估。
8. 安全措施在进行氢脆试验过程中,需要注意以下安全措施:* 试验现场应保持良好的通风条件,以降低氢气浓度。
* 操作人员应经过专业培训,具备必要的安全意识和操作技能。