nace tm0177 ——实验室评估金属在h2s环境下的硫化物应力腐蚀与应力腐蚀开裂的规范方法
1.1 简介
nace tm0177 可能是被引用zui多的酸性测试标准之一,它是zui初“nace 8181801威尼斯的解决方案”的来源,即现在的 nace tm0177 8181801威尼斯的解决方案 a。它涵盖了四种 ssc/scc 测试方法,即 a;拉伸,b;弯梁,c;c环和d;双悬臂梁,它详细介绍了环境和程序。它不给出验收水平或通过:失败标准。它涵盖了溶液化学、溶液体积:表面积比、测试持续时间、试样几何形状和负载,以及四种不同方法的其他测试细节,见下文。
1.2 单轴拉伸试验
平滑单轴拉伸试验是 nace tm0177 中的方法 a。可以施加自重、验证环或液压负载。样本经过全面机加工,并且由于收腰几何形状,无法对焊缝表面细节或近表面微观结构进行采样。
tm0177 中有标准和小尺寸几何形状(分别为 0.25 英寸(6.35 毫米)直径、1 英寸(25.4 毫米)标距和 0.15 英寸(3.81 毫米)直径、0.6 英寸(15 毫米)标距)。
该标准警告说,与全尺寸试样相比,小尺寸试样可能会导致更短的失效时间,但并不表示阈值应力会更低。肩部半径指定为zui小 15 毫米,但 efc 17 中的 cra 建议zui小 20 毫米,以避免“在这些位置出现不必要的优先开裂”。必须通过“持续负载”或“恒定负载”设备加载,其中“持续负载”是指弹簧加载装置,例如防爆环,“恒定负载”是指自重或液压负载。该标准警告说,持续载荷装置中的轻微载荷松弛可能意味着试样开裂,但不会失效,因此规定了试验后对试样进行目视检查。尽管该标准要求“小心施加载荷以避免超过所需值”,但没有警告可能会影响结果的无意扭转或弯曲(非轴向载荷)。为了产生阈值应力,样本在一系列负载下进行测试,每个样本长达 720 小时。
该标准警告说,持续载荷装置中的轻微载荷松弛可能意味着试样开裂,但不会失效,因此规定了试验后对试样进行目视检查。尽管该标准要求“小心施加载荷以避免超过所需值”,但没有警告可能会影响结果的无意扭转或弯曲(非轴向载荷)。为了产生阈值应力,样本在一系列负载下进行测试,每个样本长达 720 小时。该标准警告说,持续载荷装置中的轻微载荷松弛可能意味着试样开裂,但不会失效,因此规定了试验后对试样进行目视检查。
尽管该标准要求“小心施加载荷以避免超过所需值”,但没有警告可能会影响结果的无意扭转或弯曲(非轴向载荷)。为了产生阈值应力,样本在一系列负载下进行测试,每个样本长达 720 小时。
该测试可导致敏感材料中的 sohic(应力导向氢致开裂),并且在焊接样品的弯曲测试中经受住高达约 屈服应力的材料中记录了约 50% 屈服应力的阈值在 twi(pargeter 1986)。
1.3 弯梁测试
弯曲梁测试采用 nace tm0177 方法 b。这些样本非常小——宽 4.5 毫米,厚 1.5 毫米,有两个直径为 0.7 毫米的钻孔,结果难以解释。这种测试方法不常使用。
1.4 c 形环测试
c 形环测试是 nace tm0177 方法 c,在 efc 16 和 efc 17 中也有指导。它实际上是一种弯曲测试,适用于相对较小的管状材料,在环向产生应力。如果环被压缩,则会在外部产生拉应力,但由于管道通常在内部承载相关环境,因此更常见的是将环膨胀,如图所示。
1.5 双悬臂梁(dcb)试验
zui长的酸性服务固定位移断裂力学试验是双悬臂梁 (dcb) 试验,这也是 nace tm0177 方法 d。试件几何形状如图所示。通过销孔通过自由旋转的销轴向施加载荷,并插入楔块以保持位移。然后将样本暴露在环境中 14 天,然后再次使用针孔将其卸载。负载:位移曲线的不连续性表示样本上的剩余负载。这与在破开的试样上测得的裂纹尺寸一起,可以计算出测试结束时的 k。需要说明的是,所有的固定位移断裂力学试验都是止裂试验。随着裂纹的增长,载荷松弛,这胜过增加裂纹长度的效果,
如果选择了正确的初始负载,dcb 测试有可能在一次测试中给出答案,这比一系列固定负载测试定义阈值更具优势。然而,这只有在选择了正确的负载时才有效——足够高以使裂纹移动,但又不会高到裂纹延伸得太远,从而导致测试无效。
与其他方法相比,使用 dcb 测试的测试持续时间也减少了,因为标准测试持续时间是 tm0177 中固定负载测试的一半。然而,这是一个轻微的问题,因为如果裂缝在 14 天时还没有停止,那么结果将是不保守的。
1.6 四点弯曲测试
虽然“根据 nace tm0177”四点弯曲测试的公司规范并不少见,但该方法不在该标准中。efc 16 和 17 以及 iso 7539-2 中已经给出了一段时间的指导,现在有一个 nace 标准;tm0316。测试可以在完全机加工的样本上进行,也可以在完整的焊接细节上进行。如果指定了这种类型的测试,请检查客户真正想要的测试方法。
1.7 参考资料
efc 16:“石油和天然气生产中含 h2s 环境中碳钢和低合金钢的材料要求指南”(efc 16,第 3 版),由 svein eliassen 和 liane smith 编辑,maney publishing,2009 年 7 月,56 页平装本,isbn 978 1 90654 033 3
efc 17:“石油和天然气生产用耐腐蚀合金:h2s 服务的一般要求和测试方法指南”,(efc 17,第 2 版),maney publishing,2002 年 5 月,96 页,isbn 978 1 902653 556
iso 7539-2“金属和合金的腐蚀 - 应力腐蚀试验 - 第 2 部分:弯梁试样的制备和使用”。
nace tm0316,2016 年:“石油和天然气应用材料的四点弯曲测试”。
pargeter, rj,“焊接结构钢和管线钢的氢致应力腐蚀开裂和硬度——zui终合同报告”twi gsp 报告 5537/29/86 1986 年 5 月(twi 报告存档)
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