硫化氢应力腐蚀试验(SSC,Sulfide Stress Corrosion Cracking Test)是评估金属材料在含硫化氢(H₂S)的酸性环境中抵抗应力腐蚀开裂能力的关键测试,广泛应用于石油、天然气、化工等领域。
1. 试验目的 评估材料适用性:确定材料在含H₂S的湿环境中是否易发生应力腐蚀开裂(SCC)。 指导选材与设计:为油气田设备(如管道、阀门、钻杆)的选材和防腐设计提供依据。 验证工艺处理效果:如热处理、涂层或缓蚀剂对材料抗SSC性能的影响。
2. 核心标准 NACE TM0177:最权威标准,涵盖多种测试方法(如恒载荷法、四点弯曲法)。
ISO 15156(NACE MR0175):规定油气工业中抗SSC材料的选择要求。
ASTM G39:涉及应力腐蚀试样的弯曲加载方法。
3. 试验方法
3.1 试样加载方式 恒载荷法:施加恒定拉应力(通常为材料屈服强度的80-90%)。 四点弯曲法:通过弯曲试样产生拉应力,适用于薄板或焊缝。 C形环法:适用于管材或棒材,通过压缩C形环产生应力。
3.2 试验环境 溶液组成:5% NaCl + 0.5% CH₃COOH(pH≈3.5,模拟酸性油气环境)。 H₂S浓度:饱和硫化氢溶液(通过持续通入H₂S气体维持浓度)。 温度:通常为24±3°C,高温可能加速腐蚀但需根据实际工况调整。 持续时间:标准测试周期为720小时(30天),部分严苛条件可能延长。
4. 试验步骤 试样制备:按标准加工试样,表面需去除加工硬化层。 加载应力:根据材料屈服强度计算并施加目标应力。 环境暴露:将加载后的试样浸入H₂S饱和溶液中,密封防止气体泄漏。 定期监测:检查溶液pH值、H₂S浓度及试样状态。 试验终止:达到规定时间或试样发生断裂时结束。 结果评估:通过显微镜观察裂纹,计算断裂时间或临界应力值。
5. 结果判定 失效标准:试样出现可见裂纹或完全断裂。 抗SSC性能分级:根据未发生开裂的最大应力值或时间阈值划分等级(如通过/未通过)。 数据记录:记录裂纹位置、长度、形貌(穿晶或沿晶)及断口特征。
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涉及测试:ssc应力腐蚀试验
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