NACE TM0177/SSC应力腐蚀酸性测试方法——容大检测

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 可能是被引用最多的酸性测试标准之一，它是最初“NACE 解决方案”的来源，即现在的 NACE TM0177 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。肩部半径指定为最小 15 毫米，但 EFC 17 中的 CRA 建议最小 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 100% 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

最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——最终合同报告”TWI GSP 报告 5537/29/86 1986 年 5 月(TWI 报告存档)

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