碳鋼和低合金鋼抗SOHIC應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂評價實(shí)驗(yàn)方法

當(dāng)暴露在濕硫化氫化境中時，碳鋼和低合金鋼會出現(xiàn)多種形式的環(huán)境開裂（EAC）問題，比如

（1）高硬度和焊接區(qū)硫化物應(yīng)力開裂SSC、（2）母材氫致開裂HIC、（3）焊縫附近應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂SOHIC。

SOHIC裂紋：包含了小尺寸HIC氫致開裂裂紋（氫原子合成氫分子導(dǎo)致），并把鋼材內(nèi)不同平面的HIC小裂紋連在一起。SOHIC的裂紋形貌和HIC不同，如下圖。

圖1 無應(yīng)力作用下碳鋼中的HIC裂紋

圖2 有應(yīng)力作用下碳鋼中的SOHIC裂紋

SOHIC應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂的形貌大體可以描述為：和主應(yīng)力（外加應(yīng)力或殘余應(yīng)力）方向垂直的一系列小裂紋，沿厚度方向像“梯子”一樣將已有的HIC細(xì)小裂紋連接在一起。下圖為15mm厚環(huán)焊縫試樣，在熱影響區(qū)的邊緣靠近焊根位置可以看到4.6mm深的SOHIC裂紋。

圖3 SOHIC裂紋典型照片

AMPP TM21451-2023 Evaluation of carbon and low-alloy steels for resistance to stress oriented hydrogen induced cracking (SOHIC)提供了評價管道和壓力容器用鋼在硫化氫溶液環(huán)境下抗SOHIC的試驗(yàn)方法，將三軸應(yīng)力加載四點(diǎn)彎曲試樣放置在NACE TM0177-A溶液中，在室溫和常壓飽和硫化氫環(huán)境下進(jìn)行14天測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要記錄裂紋是否存在，包括位置、尺寸、裂紋深度、裂紋路徑，給出裂紋的形貌照片。

圖4 一種用于SOHIC測試的加載夾具

圖5 母材和焊縫SOHIC試樣實(shí)驗(yàn)后形貌照片

圖6 SOHIC裂紋產(chǎn)生機(jī)制示意圖（HIC小裂紋萌生、發(fā)展、HIC裂紋在多層的發(fā)展、裂紋連接）

涉及測試：應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂試驗(yàn)（SOHIC）