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NACE TM 0284-2016管道和壓力容器用鋼抗氫致開裂性能 評價的試驗方法

發布日期:2023-04-11
本NACE國際標準代表各成員的統一 意見,這些成員審查了本文件及其適用范圍和條款。接受本標準并不排除任何人(不管是否采用本標準)會在生產、銷售、采購或使用產品、工藝或程序時不符合本標準。
根據鋼材性質、制造或成型工藝、環境特性和其他變量,濕硫化氫(H2S)環境中因鋼材腐蝕所產生的氫的吸收會產生不同的影響。在壓力容器、壓力管道中觀測到的-一個有害作用是裂紋沿鋼材軋制方向發展。平面裂紋傾向于與相鄰的平面裂紋相連,形成穿過壁厚的臺階狀裂紋。裂紋會減少有效壁厚,直至壓力容器、管道變得過應力而開裂。開裂有時伴有表面鼓包。已經有幾起因這種開裂導致的失效事例報道
1.21.
以前,術語臺階狀開裂(SWC)、氫壓開裂、鼓包開裂及氫致臺階狀開裂被用來描述
這類壓力容器、管道的開裂類型,但是現在被認為是過時了。術語氫致開裂(HIC)被廣泛運
用來描述這種類型的開裂,而且已經被NACE國際所采納。因此,該標準實驗方法中全部使
用該術語。
HIC與氫鼓包有關,這在1940年代作為儲存酸性產品的壓力容器的問題就被人們認識到01。然而,直到最近,HIC作為管道潛在問題才得到了人們的廣泛認識。作為1970年代早期兩家公司所經歷的管道失效的結果,數家公司開始調查開裂原因并公布了對幾種鋼材的試驗結果。然而,許多調查者發現,他們不能重現已公布的實驗結果。缺少再現性的最終因素主要是試驗過程不同。因此,研究油田設備冶金學的NACE單元委員會T-1IF成立了(TG)T-1F-20
工作組來研究該問題,并制定了-種標準試驗方法。
本標準最初制定于1984年,提供了對管道材質進行連續性評價和對不同試驗室的實驗結果進行比較的- -套試驗條件.近來,對HIC危害的關注已經轉移到壓力容器用鋼厚板.在1996年,本標準對鋼厚板的要求包括抗HIC試驗要求。最近,管道和壓力容器所用鋼管件和法蘭的HIC損傷關注已經在本標準201 1版本中形成結論。因此,本標準范圍現在包括制造管道和壓力容器所用以管子,厚板,管件和法蘭形成供應的鋼材試驗。在本標準2016版本中,包含
了在一種備用試驗溶液(該試驗溶液將與含有H2S和CO2的混合物氣體- -起使用)內進行用途適合性試驗,從而評在中度酸性試驗條件下,且降低了H2S分壓力并在一個pH值范圍內的HIC損傷。
設計的試驗條件并不模擬所有特殊的管道或工藝操作,盡管在用途適合性試驗內,必須選擇適合于預期應用場合的H2S分壓力和pH值.試驗目的只對抗HIC性能進行評估,而不評估其它酸性環境下的不利作用,如硫化物應力開裂(SSC)、點蝕或腐蝕減薄。
本試驗結果的用途是多方面的,它的應用超出了本標準范圍。使用本試驗結果的人宜知道到在某些情況下,試驗結果將受管材或厚板不同部位性能不同的影響,也受每爐鋼的偏差影響。在將本試驗用作為購買的依據時,必須仔細考慮試驗試樣的數量和部位4。本標準的受眾是終端用戶、制造商、裝配者及試驗室。
 
1.1本標準建立了評估管道及壓力容器厚板抗HIC的試驗方法:氫致開裂是由于吸收含水硫化物腐蝕溶液中的氫而引起的。
1.1.1從鋼制品形式- -管子,厚板,管件和法蘭上抽取的試驗樣本的尺寸,數量,位置和取向已經提供了詳細信息。
1.1.2包括小直徑(管子公稱直徑[DN]50-150,名義管子尺寸[NPS]2-6)、薄壁(壁厚不超過6mm)的電阻焊管(ERW)以及無縫管進行試驗的特殊程序或要求。除非本標準中另有規定,從小直徑.薄壁管抽取的試驗樣本應與其它管材抽取的試驗樣本以同樣方式進行試驗。
1.2本試驗方法為將無應力試驗樣品暴露于三種標準試驗溶液的一-種中:試驗溶液A,其為一種酸化溶液,且包含在常溫、常壓下在采用H.S飽和過的蒸餾水或去離子水內溶解的氯化鈉(NaC)和酷酸(CH;COOH) :或試驗溶液B,其為-種在常溫、常壓下采用H2S飽和的合
成海水溶液:試驗溶液C,其為-種緩沖溶液,且包含在常溫、常壓下在采用含H2S和CO2的混合物氣體來飽和過的蒸餾水或去離子水內溶解的氯化鈉(NaCl)和醋酸(CH;COOH) ,其能確保在范圍為0.001~1 bar的不同H2S分壓力下執行試驗。一段規定時間后,取出試驗樣
晶進行評估。
注:試驗時間不一定足夠到使每- -給定鋼種的開裂達到最大化,但已經證明對試驗目的來講已是足夠。
1.3在用途適合性試驗中,選擇了適合于預期應用場合的試驗環境和氣體分壓力。
注:試驗條件沒有復制工況條件的所有方面,例如溫度,但是將足夠區分候選鋼的適用性。見章節8.1.5和相關注釋。
1.4本標準不包括認可或拒絕的準則。然而,指南見NACE MR0175/SOM 15156, 5第2部分,第8章和EFC2) 16的附錄B.6
1.5為獲得附加信息,可在金相剖面和檢測之前使用自動超聲波檢測來評估在暴露試樣內是否存在HIC.附錄A (非強制性附錄)內提供了一種程序。
 
 
涉及測試:hic