ASTM G146−01高壓高溫精煉氫設備用雙金屬不銹鋼合金/鋼板剝離性能的標準評定規程

本規程由美國材料與試驗協會金屬腐蝕委員會G01管轄，并由實驗室腐蝕試驗小組委員會G01.05直接負責。

現行版本于2013年5月1日批準。2013年7月出版。最初于1996年批準。上一版2007年為G146-01(2007)。DOI:10.1520/G0146-01R13。

本標準以固定名稱G146發行；名稱后的數字表示最初采用的年份，如果是修訂版，則表示最后修訂的年份。括號中的數字表示上次重新批準的年份。上標（´）表示自上次修訂或重新批準以來的編輯更改。

1.范圍

1.1該實踐涵蓋評估用于煉油廠高壓/高溫（HP/HT）氣態氫設備中的雙金屬不銹鋼合金/鋼板剝離評定程序。它包括以下步驟：（1）制作合適的實驗室試樣，（2）在實驗室中獲得與煉油廠高壓/高溫氫氣服務類似的充氫條件，以評估暴露在這些環境中的雙金屬試樣，以及（3）對試驗數據進行分析。本規程的目的是允許在試驗實驗室之間比較雙金屬不銹鋼合金/鋼抗氫致剝離（HID）的數據。

1.2本規程主要適用于通過在鋼基體上堆焊不銹鋼合金制成的雙金屬產品。利用這種做法開發的大多數信息都是為這些材料獲得的。本文所述的程序也可適用于評估熱軋粘合、爆炸粘合或其他適用于在鋼基體上應用不銹鋼合金的工藝。然而，由于可能的材料、試驗條件和試驗程序的變化范圍很廣，應由本規程的用戶確定這些程序在評估此類材料時的適用性和可行性。

1.3本規程適用于評估使用條件下可能產生HID的材料，如圖1所示的用于鋼設備上的不銹鋼堆焊層（見附錄X1中的參考文獻1和2）。但是，應注意的是，這種做法可能不適用于雙金屬結構形式或使用條件，這些形式或條件未被觀察到會導致HID在使用中。

1.4附錄X1中提供了有關HID用雙金屬不銹鋼合金/鋼板的評估、試驗方法、試驗條件、材料、焊接變量和檢驗技術的影響的附加信息。

1.5以國際單位制表示的數值應視為標準值。本標準不包括其他計量單位。

1.6本標準并非旨在解決與其使用相關的所有安全問題（如有）。本標準的使用者有責任在使用前建立適當的安全和健康實踐，并確定法規限制的適用性。其他安全信息見第6節。

2.參考文件

2.1 ASTM標準有關參考的ASTM標準。有關ASTM標準年鑒卷信息，請參閱ASTM網站上的標準文件摘要頁。

G111高溫或高壓環境腐蝕試驗指南

E3金相試樣制備指南

2.2 ASME標準

鍋爐及壓力容器規范第五節，第5條，技術二

3可從美國機械工程師學會（ASME）獲得。

3.術語

3.1定義

3.1.1 HID——將材料暴露在氫環境中，使不銹鋼合金表面層從其鋼基體上剝離。

3.1.1.1討論——在煉油廠加氫處理過程中，暴露在涉及高壓/高溫氫的使用條件下，在鋼和不銹鋼合金表面層之間的界面處的冶金結合區域積聚分子氫，從而在不銹鋼內襯鋼設備內發生這種現象。

編輯搜圖

                 注1：開放式符號，無脫膠報告。報告填充符號脫膠。

圖1 煉油廠高壓氫裝置中氫分壓和溫度對氫剝離敏感性的條件

4.實踐總結

4.1不銹鋼合金/鋼試樣在高壓/高溫條件下暴露在氣態含氫環境中，有足夠的時間在材料中產生充氫。暴露后，以受控速率將試樣冷卻至環境溫度。然后將試樣在室溫下保持指定的時間，以便在不銹鋼合金表面層和鋼之間形成HID。在保持期結束后，使用直束超聲波方法和金相檢驗對該界面處的試樣進行HID評估，以確認是否發現任何HID。然后，用這種方法表征脫膠區域的大小和分布。

5.意義和用途

5.1本規程提供了在高壓/高溫條件下暴露于含氫氣體環境下，鋼基體上冶金結合不銹鋼表面層對HID的電阻或敏感性，或兩者兼而有之的指示。本規程適用于廣泛的壓力、溫度、冷卻速度和氣態氫環境，其中HID可能是一個重大問題。這些程序可用于評估材料組成、加工方法、制造技術和熱處理的影響，以及氫分壓、工作溫度和冷卻速度的影響。這些過程產生的HID可能與特定應用程序的服務體驗不直接相關。

6.儀器

6.1由于本規程的目的是在高壓和高溫下進行，因此該裝置的結構必須能夠安全地容納試驗環境，同時能夠抵抗氫的累積脆化效應。其次，試驗裝置必須能夠允許（1）引入試驗氣體，（2）從試驗室排出空氣，（3）均勻加熱試樣，以及（4）以受控速率冷卻試樣。

6.2有許多類型的測試單元配置可用于對HID進行評估。本規程不推薦或認可任何特定的測試單元設計。圖2顯示了設計用于在高壓/高溫氣態氫環境中進行HID測試的典型測試單元的示意圖。其他設計也可以提供可接受的性能。但是，典型組件應包括以下內容：

6.2.1金屬試驗池——試驗池應由在預期試驗條件下已證明具有高抗氫脆和高溫氫侵蝕能力的材料制成。應避免使用對這些現象抵抗力低的材料。高壓氫試驗的典型試驗室由固溶退火條件下的不銹鋼（UNS S31600或S34700）或鎳合金（UNS N10276或N06625）制成。不銹鋼合金外露表面的鋼制容器也可能適用。

6.2.2關閉和密封——為了便于試驗室的操作，關閉應能快速打開和關閉試驗室，同時保持對氫氣的可靠密封能力。這可以包括金屬或非金屬材料具有高的耐熱降解性和氫腐蝕性。

6.2.5電阻或感應加熱器——可使用內部或外部加熱器獲得高溫。對于較低的溫度（<300℃），試驗室的外部加熱通常更為方便，但可能會限制冷卻速率，因為它們會加熱整個容器。對于高溫（>300℃），通常使用內部加熱器僅加熱試樣和試樣附近的氣體環境，以限制功率要求和高溫密封和壓力容器問題。

涉及測試：

氫剝離測試