硫化氫應力腐蝕試驗(SSC,Sulfide Stress Corrosion Cracking Test)是評估金屬材料在含硫化氫(H?S)的酸性環(huán)境中抵抗應力腐蝕開裂能力的關鍵測試,廣泛應用于石油、天然氣、化工等領域。
1. 試驗目的 評估材料適用性:確定材料在含H?S的濕環(huán)境中是否易發(fā)生應力腐蝕開裂(SCC)。 指導選材與設計:為油氣田設備(如管道、閥門、鉆桿)的選材和防腐設計提供依據。 驗證工藝處理效果:如熱處理、涂層或緩蝕劑對材料抗SSC性能的影響。
2. 核心標準 NACE TM0177:最權威標準,涵蓋多種測試方法(如恒載荷法、四點彎曲法)。
ISO 15156(NACE MR0175):規(guī)定油氣工業(yè)中抗SSC材料的選擇要求。
ASTM G39:涉及應力腐蝕試樣的彎曲加載方法。
3. 試驗方法
3.1 試樣加載方式 恒載荷法:施加恒定拉應力(通常為材料屈服強度的80-90%)。 四點彎曲法:通過彎曲試樣產生拉應力,適用于薄板或焊縫。 C形環(huán)法:適用于管材或棒材,通過壓縮C形環(huán)產生應力。
3.2 試驗環(huán)境 溶液組成:5% NaCl + 0.5% CH?COOH(pH≈3.5,模擬酸性油氣環(huán)境)。 H?S濃度:飽和硫化氫溶液(通過持續(xù)通入H?S氣體維持濃度)。 溫度:通常為24±3°C,高溫可能加速腐蝕但需根據實際工況調整。 持續(xù)時間:標準測試周期為720小時(30天),部分嚴苛條件可能延長。
4. 試驗步驟 試樣制備:按標準加工試樣,表面需去除加工硬化層。 加載應力:根據材料屈服強度計算并施加目標應力。 環(huán)境暴露:將加載后的試樣浸入H?S飽和溶液中,密封防止氣體泄漏。 定期監(jiān)測:檢查溶液pH值、H?S濃度及試樣狀態(tài)。 試驗終止:達到規(guī)定時間或試樣發(fā)生斷裂時結束。 結果評估:通過顯微鏡觀察裂紋,計算斷裂時間或臨界應力值。
5. 結果判定 失效標準:試樣出現可見裂紋或完全斷裂。 抗SSC性能分級:根據未發(fā)生開裂的最大應力值或時間閾值劃分等級(如通過/未通過)。 數據記錄:記錄裂紋位置、長度、形貌(穿晶或沿晶)及斷口特征。
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涉及測試:ssc應力腐蝕試驗
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