10-应力腐蚀开裂-氢致开裂分析
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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。
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。
金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂和应力开裂以及应力腐蚀开裂是工程材料研究中一个重要的课题。
随着工业发展的进步,金属在硫化氢环境下遇到的腐蚀问题越来越严重,因此对金属的抗硫化能力进行有效评估和研究显得尤为重要。
本文将重点介绍金属在H2S环境中抗硫化应力开裂和应力开裂以及应力腐蚀开裂的试验方法。
一、抗硫化应力开裂试验方法1.慢应变速率拉伸试验(SSRT)慢应变速率拉伸试验是一种常用的用于评估金属抗硫化应力开裂能力的试验方法。
在试验中,将金属样品置于硫化氢环境中,通过施加不同应变速率的拉伸载荷来评估金属的应力开裂敏感性。
通过观察试验样品的断口形貌,可以判断金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂能力。
2.冲击试验(Charpy V-notch Impact Test)Charpy V-notch冲击试验是一种常用的测试金属在低温下的韧性能力的方法,也可以用于评估金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂能力。
通过在冲击试验中引入硫化氢气体,可以模拟实际工作环境下的应力开裂情况,进一步评估金属的性能。
2.环境应力开裂试验(Environmental Stress Cracking Test)2.断裂力学分析(Fracture Mechanics Analysis)断裂力学分析是一种常用的方法,用于评估金属在应力腐蚀开裂条件下的裂纹扩展行为。
通过对金属样品的裂纹形貌和裂纹扩展速率等参数进行分析,可以评估金属在应力腐蚀开裂条件下的裂纹扩展机制和发展规律。
第二篇示例:金属在H2S环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂是材料科学和工程领域一个重要而复杂的问题。
H2S是一种常见的硫化氢气体,常常存在于石油、天然气等工业生产中。
金属材料在H2S环境中受到应力作用时容易发生各种腐蚀和开裂现象,这对于工程结构的安全性和可靠性都提出了严峻的挑战。