NACE TM0177/SSC應力腐蝕酸性測試方法——容大檢測

NACE TM0177 ——實驗室評估金屬在H2S環境下的硫化物應力腐蝕與應力腐蝕開裂的規范方法

1.1 簡介

NACE TM0177 可能是被引用最多的酸性測試標準之一，它是最初“NACE 解決方案”的來源，即現在的 NACE TM0177 解決方案 A。它涵蓋了四種 SSC/SCC 測試方法，即 A;拉伸，B;彎梁，C;C環和D;雙懸臂梁，它詳細介紹了環境和程序。它不給出驗收水平或通過：失敗標準。它涵蓋了溶液化學、溶液體積：表面積比、測試持續時間、試樣幾何形狀和負載，以及四種不同方法的其他測試細節，見下文。

1.2 單軸拉伸試驗

平滑單軸拉伸試驗是 NACE TM0177 中的方法 A。可以施加自重、驗證環或液壓負載。樣本經過全面機加工，并且由于收腰幾何形狀，無法對焊縫表面細節或近表面微觀結構進行采樣。

TM0177 中有標準和小尺寸幾何形狀(分別為 0.25 英寸(6.35 毫米)直徑、1 英寸(25.4 毫米)標距和 0.15 英寸(3.81 毫米)直徑、0.6 英寸(15 毫米)標距)。

該標準警告說，與全尺寸試樣相比，小尺寸試樣可能會導致更短的失效時間，但并不表示閾值應力會更低。肩部半徑指定為最小 15 毫米，但 EFC 17 中的 CRA 建議最小 20 毫米，以避免“在這些位置出現不必要的優先開裂”。必須通過“持續負載”或“恒定負載”設備加載，其中“持續負載”是指彈簧加載裝置，例如防爆環，“恒定負載”是指自重或液壓負載。該標準警告說，持續載荷裝置中的輕微載荷松弛可能意味著試樣開裂，但不會失效，因此規定了試驗后對試樣進行目視檢查。盡管該標準要求“小心施加載荷以避免超過所需值”，但沒有警告可能會影響結果的無意扭轉或彎曲(非軸向載荷)。為了產生閾值應力，樣本在一系列負載下進行測試，每個樣本長達 720 小時。

該標準警告說，持續載荷裝置中的輕微載荷松弛可能意味著試樣開裂，但不會失效，因此規定了試驗后對試樣進行目視檢查。盡管該標準要求“小心施加載荷以避免超過所需值”，但沒有警告可能會影響結果的無意扭轉或彎曲(非軸向載荷)。為了產生閾值應力，樣本在一系列負載下進行測試，每個樣本長達 720 小時。該標準警告說，持續載荷裝置中的輕微載荷松弛可能意味著試樣開裂，但不會失效，因此規定了試驗后對試樣進行目視檢查。

盡管該標準要求“小心施加載荷以避免超過所需值”，但沒有警告可能會影響結果的無意扭轉或彎曲(非軸向載荷)。為了產生閾值應力，樣本在一系列負載下進行測試，每個樣本長達 720 小時。

該測試可導致敏感材料中的 SOHIC(應力導向氫致開裂)，并且在焊接樣品的彎曲測試中經受住高達約 100% 屈服應力的材料中記錄了約 50% 屈服應力的閾值在 TWI(Pargeter 1986)。

1.3 彎梁測試

彎曲梁測試采用 NACE TM0177 方法 B。這些樣本非常小——寬 4.5 毫米，厚 1.5 毫米，有兩個直徑為 0.7 毫米的鉆孔，結果難以解釋。這種測試方法不常使用。

1.4 C 形環測試

C 形環測試是 NACE TM0177 方法 C，在 EFC 16 和 EFC 17 中也有指導。它實際上是一種彎曲測試，適用于相對較小的管狀材料，在環向產生應力。如果環被壓縮，則會在外部產生拉應力，但由于管道通常在內部承載相關環境，因此更常見的是將環膨脹，如圖所示。

1.5 雙懸臂梁(DCB)試驗

最長的酸性服務固定位移斷裂力學試驗是雙懸臂梁 (DCB) 試驗，這也是 NACE TM0177 方法 D。試件幾何形狀如圖所示。通過銷孔通過自由旋轉的銷軸向施加載荷，并插入楔塊以保持位移。然后將樣本暴露在環境中 14 天，然后再次使用針孔將其卸載。負載：位移曲線的不連續性表示樣本上的剩余負載。這與在破開的試樣上測得的裂紋尺寸一起，可以計算出測試結束時的 K。需要說明的是，所有的固定位移斷裂力學試驗都是止裂試驗。隨著裂紋的增長，載荷松弛，這勝過增加裂紋長度的效果，

如果選擇了正確的初始負載，DCB 測試有可能在一次測試中給出答案，這比一系列固定負載測試定義閾值更具優勢。然而，這只有在選擇了正確的負載時才有效——足夠高以使裂紋移動，但又不會高到裂紋延伸得太遠，從而導致測試無效。

與其他方法相比，使用 DCB 測試的測試持續時間也減少了，因為標準測試持續時間是 TM0177 中固定負載測試的一半。然而，這是一個輕微的問題，因為如果裂縫在 14 天時還沒有停止，那么結果將是不保守的。

1.6 四點彎曲測試

雖然“根據 NACE TM0177”四點彎曲測試的公司規范并不少見，但該方法不在該標準中。EFC 16 和 17 以及 ISO 7539-2 中已經給出了一段時間的指導，現在有一個 NACE 標準;TM0316。測試可以在完全機加工的樣本上進行，也可以在完整的焊接細節上進行。如果指定了這種類型的測試，請檢查客戶真正想要的測試方法。

1.7 參考資料

EFC 16：“石油和天然氣生產中含 H2S 環境中碳鋼和低合金鋼的材料要求指南”(EFC 16，第 3 版)，由 Svein Eliassen 和 Liane Smith 編輯，Maney Publishing，2009 年 7 月，56 頁平裝本，ISBN 978 1 90654 033 3

EFC 17：“石油和天然氣生產用耐腐蝕合金：H2S 服務的一般要求和測試方法指南”，(EFC 17，第 2 版)，Maney Publishing，2002 年 5 月，96 頁，ISBN 978 1 902653 556

ISO 7539-2“金屬和合金的腐蝕 - 應力腐蝕試驗 - 第 2 部分：彎梁試樣的制備和使用”。

NACE TM0316，2016 年：“石油和天然氣應用材料的四點彎曲測試”。

Pargeter, RJ，“焊接結構鋼和管線鋼的氫致應力腐蝕開裂和硬度——最終合同報告”TWI GSP 報告 5537/29/86 1986 年 5 月(TWI 報告存檔)

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