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SSC/SSCC检测

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SSC硫化氢应力腐蚀试验 项目名称 SSC硫化物应力腐蚀试验
检测目的

金属在含硫化氢的酸性水

溶液中的抗破坏性能

检测范围

石油管道,法兰,阀门,

自动仪表,锅炉,液化

气罐等压力容器,金属

等制品

   项目简介

     SSCC是指受拉伸应力作用的金属材料在硫化物介质中,由于介质与应力的耦合作用而发生的脆性断裂现象。SSC全称是Sulfide Stress Cracking,中文名称是硫化物应力腐蚀试验,硫化物应力腐蚀开裂(Sulfide Stress Corrosion Cracking,简写SSCC或SSC),按标准NACE TM0177-2005进行实验。SSC测试主要采用恒负荷应力腐蚀实验(A法)和三点弯曲法测试实验(B法)。

     在酸性环境中,硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)是破坏性和危害性最大的一种腐蚀形式,受到国内外专家的普遍关注。SSCC是在外加应力和腐蚀环境双重作用下发生的破坏,其产生有3个必要条件:敏感的材料、酸性环境和拉伸应力。SSCC与通常所说的应力腐蚀有所区别,在通常所说的应力腐蚀中,环境所起的作用是以阳极溶解为主,而SSCC则是以阴极充氢为主,虽然SSCC机理尚未被完全揭示,但目前大多数学者倾向于把这种开裂解释为氢脆破裂。应力腐蚀开裂无明显的征兆,因此易对长输管道(尤其是天然气管道)造成灾难性的后果。

   项目机理
目前,关于SSCC的机理研究主要有氢脆理论,认为腐蚀的阴极反应产生氢,氢原子进入金属内部,并扩散到裂缝尖端,使这一区域变脆,在拉伸应力作用下发生脆断。氢在应力腐蚀中起着主要作用,但是关于氢如何引起脆断的看法各有不同:有些学者认为氢降低了裂纹前缘原子键结合能;有些学者认为吸附氢的作用使表面能下降;还有些学者则认为氢气造成高的内压,促进位错活动等等。
近年来,随着应力作用下的腐蚀断裂研究不断深入,把阳极溶解和氢扩散致脆的过程结合起来,可以较好地分析一些腐蚀断裂现象。一般认为,氢在应力腐蚀中的作用应根据具体情况而定:在有些腐蚀体系中以氢脆为主,另外一些腐蚀体系中则以阳极溶解为主。高强钢中硫化物引起的金属破裂被认为是氢脆所致,氢是应力腐蚀断裂的重要因素,但在低强度钢中,氢不是应力腐蚀断裂的主要因素。
关于H2S促进渗氢过程的机理目前有不少假说,但真正的试验依据还不多。有些学者认为H2S的存在使Fe-H键能降低,氢原子很容易从金属表面转移到深处;有些学者认为,由于S-H键的强度比Fe-H键弱,在H2S溶液中,H2S中的氢比吸附到金属表面的原子氢更容易离解而进入金属内部;有些学者认为吸附在金属表面上的H2S分子破裂形成了新的氢原子,即H2S+2e→2H吸附+S2,导致金属表面的氢浓度升高;有些学者认为H2S起催化剂的作用;还有些学者认为,溶解而未电离的H2S分子促进了氢脆,它吸附在钢材的表面,对质子放电起桥式配位体作用,从而加速放电反应,并使氢进入钢中。上述研究都提供了H2S加速渗氢过程的依据,说明了H2S引起的应力腐蚀破裂本身受扩散过程控制,其中点阵扩散是这类脆断的主要控制因素。高强钢在酸性H2S环境中容易产生破裂,就是因为H2S促进了因腐蚀产生的氢原子扩散到裂纹前缘的金属内部,使氢脆更快发生。从微观角度分析,腐蚀所引起的内部氢脆,要经历氢原子的化学吸附→溶解(吸附)→点阵扩散→形成氢化物→裂纹或气泡4个阶段。
   试验方法及标准
试验方案
试验标准

样品要求

备注

A法-标准拉伸
NACE TM0177-2005
GB/T4157-2006
ASTM G39-99
ISO 7539-2011
模拟工况试验
另提供图纸
温度:25±3°C
受力:屈服强度80%或用户自定
试验介质 :
溶液A:氯化纳5%、冰乙酸0。5%、饱和硫化氢溶液
溶液B:氯化纳5%、冰乙酸0。23%、乙酸钠0。4%、饱和硫化氢溶液
评定:断裂及裂纹
B法-标准弯曲
美标(三点弯):67.3mm*4.57mm*1.52mm
国标(两点):宽15-25mm,长110mm-255mm,大加载应力(200MPa以上)试样,厚度要求0.8-1.8mm
C法-C形环
美标:外径≥15.9mm 国标:外径≥15mm具体参照图纸
D法-标准双悬臂梁
中美标:110mm*30mm*10mm
四点弯曲法
长110mm-250mm,宽15mm-50mm,厚度客供
GHSC硫化氢电偶腐蚀
NACE TM0177-2005
参考硫化氢试验条件
GHSC试验应按上述对SSC试验规定的要求进行,并满足下列附加的要求、选择和说明。
a)CRA试样与完全浸入试验溶液的非合金钢(即碳钢)形成电偶。按NACE TM0177-1996的要求,非合金钢的面积与浸湿的CRA试样的面积的面积比在应在0.5~1之间。加载夹具与试样和耦合的碳钢之间应电绝缘。对于特定应用的评定,CRA可以与在使用中将与之耦合的,低合金材料的试样耦合。
b)试验环境为NACE TM0177-1996的A溶液,其H2S分压为0.1MPa,温度为24℃±3℃。对于特定应用的评定,可采用E2.5中所述的SSC试验环境。
   试验设备:应力环

       实验室实力雄厚,应力环数量充足,SSC硫化氢应力腐蚀试验可同时进行120组试验,HIC试验可同时进行200组试验。

硫化氢应力腐蚀应力环

   制样要求

>> SSC硫化氢腐蚀 应力导向氢致开裂(SOHIC) SSC/SSCC检测

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