GB/T 4157-2017 金屬在硫化氫環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂的實驗室試驗方法

金屬在硫化氫環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂的實驗室試驗方法

Laboratory testing of metals for resistance to sulfide stress cracking
and stress corrosion cracking in H2S environmen


1 范圍
本標準規定了在含 H2S 的低 pH 值水溶液環境中，金屬材料在受拉伸應力作用下的抗硫化物應力開裂（SSC）和應力腐蝕開裂（SCC）的實驗室試驗方法。
本標準規定了試驗用的試劑、試驗裝置、試樣制備方法和試驗程序等要求。 本標準包括五種試驗方法：

方法A：拉伸試驗；
方法B ：三點彎曲試驗；
方法C   :C形環試驗；
方法D ：雙懸臂梁（DCB）試驗；
方法E：四點彎曲試驗。
本標準規定的試驗方法包含金屬在常溫常壓和高謐高壓條件下進行的抗 SSC和 sec 試驗。

本標準適用于：

a)    滿足標準要求的產品驗收評定試驗，或產品滿足規定的最低抗環境開裂（EC）性能的產品驗收評定出驗。
b)    提供產品抗 EC 性能的研究或資料的量化試驗，不同試驗方法提供的信息如下：
方法A:720 h內不失效的最高單軸拉伸應力；
方法B:720 h內基于統計50%失效司能性的臨界應力（Scc ）值；
方法C:720 h內不失效的最高環向應力；
方法D：重復試驗試樣中有效試樣的平均 K 1sscc    SSC 的應力場強度因子臨界值）；
方法E:720 h內不失效的最高拉應力。

GB/T 10123 界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

環境開裂 environmental cracking; EC
正常狀態下具有韌性的材料在環境中由于腐蝕效應引起的脆性斷裂，包括氫脆、氫應力開裂、應力腐蝕開裂及硫化物應力開裂等現象。

應力腐蝕開裂 stress corrosion cracking; sec

受到一定的拉伸應力作用的金屬材料在某些特定的介質中，由于腐蝕介質和應力的協同作用而發生的脆性斷裂現象。 在有水和硫化氫存在的情況下，一般指與局部腐蝕的陽極過程和拉應力［殘留的和（或）施加的］相關的開裂形式。

硫化物應力開裂 sulfide stress cracking; SSC
在有水和硫化氫存在的情況下，與腐蝕和拉應力［殘留的和（或）施加的］有關的一種金屬開裂形式，屬于氫引起的應力開裂，硫化物存在時，促進金屬表面腐蝕所產生的原子氫進入金屬，并使金屬韌性下 降、產生脆性斷裂。

氫致開裂 hydrogen-induced cracking; hic

為氫原子擴散進鋼鐵中并在陷阱處結合成氫分子（氫氣）時所引起的在碳鋼和低合金鋼中的平面 裂紋。

總則
4.1 試驗過程中應按附錄A的要求，小心使用和處理有毒的H2S氣體。
4.2 在常漏常壓和高溫高壓條件下，均可采用所有方法CA.、 B、C,D 和 E）對金屬進行抗 EC試驗。 應根據試樣材料以及其在使用環境中的開裂機理確定試驗的溫度，如碳鋼和低合金鋼通常進行（24土3）℃下 的抗 SSC性能試驗。 應根據試樣材料在現場使用時的形狀和特點，選擇適當的試驗方法，如局部區域（如近表面，焊縫區，或其他特征區域）的抗 EC性能宜采用方法 E。
4.3 常溫常壓下試驗程序包括：試樣加載應力，然后浸泡在含HzS的酸性水溶液中，并保持到規定時 間，得到試驗材料的抗 EC 結果。 可通過一系列具有適當加載應力增量的 EC試驗結果，獲得試驗材料

的抗EC性能。
4.4 試驗溫度大于 27℃的常壓或高壓試驗程序，見第 9 章。
4.5 本標準規定的試驗方法屬于較為苛刻的加速試驗方法。

相關測試：

SSC硫化氫應力腐蝕試驗，HIC氫致開裂試驗，SOHIC應力導向氫致開裂試驗 SSC/SSCC檢測