hic氢致开裂检测试验

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hic氢致开裂试验方法的选择和应用

随着高硫高酸原油加工量的增加，硫化氢对设备的腐蚀也愈加严重，已成为石化行业较为突出的问题，特别是湿h2s应力腐蚀开裂和氢致开裂，所引起的事故往往是突发的、灾难性的。因此，开展h2s腐蚀的相关研究对于确保石化设备的安全运转以及提高石化行业的生产效率具有重大的理论和实际意义。

一 基本性能研究：输气管线环焊接头抗hic性能研究

氢致裂纹(hydrogen induced cracking，缩写为hic)，作为一种缺陷存在于管线钢及焊缝中，其对输气管线使用性能的影响至今尚无全面的认识。但大量的研究表明，hic对钢材的常规强度指标影响不大，但对韧性指标影响较大，会使钢材的脆性倾向增大。在四川境内含硫化氢酸性输气管线中，已经发现因hic引起破裂的多起事故，给国家带来了严重的经济损失。目前，我国对管线钢正在做比较系统的抗hic性能倾向研究，环焊缝在整条管线中占相当大的比重，但我国对其焊接头抗hic性能的研究还基本上处于空白。近几年正值我国天然气管道建设的高潮，为保证输气管线环焊缝质量的可靠性，开展对输气管线环焊接头抗hic性能研究是非常必要的，研究的成果直接用于工程实际，为输油输气管线的施工建设可提供技术保障。

二 实验方法的选择与应用

2.1 裂纹的形成

氢致开裂(hic)与sscc的驱动力不同，hic不需要像sscc那样的外力，其生成裂纹的驱动力是靠进入钢中的氢产生的气压，当氢气压超过材料屈服强度时便产生变形开裂，裂纹间相互扩展连接形成阶梯型开裂(swc)。一般情况，h2s腐蚀环境用的管线钢和压力容器钢等产品均需做hic性能检测。

2.2 确定对ssc的敏感性

表h-11中列出的是预测碳钢设备和管线对hic/sohic敏感性所需的数据。如果无法得知准确的工艺参数，则需请知识渊博的工艺工程师来获得的估计。如果钢板中的硫含量不知道，则需请知识渊博的材料工程师来估计钢的质量。

表h-11　分析hic/sohic-h2s所需的基础数据

如果没有水存在，则认为设备和管线对scc/sohic没有敏感性。如果有水存在，则用从表h-12中得出的有关水中的h2s含量和它的ph值的基础数据再从表h-13中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。

如果有氰化物存在，在ph＞8.3和h2s浓度大于1000 ppm时scc的敏感性将增大。

对于用钢板焊接或卷制而成的设备和大直径管线，用从表h-12中确定的环境苛刻度和表h-11中列出的关于钢板中硫化物含量和焊后热处理的基础数据，从表h-13中确定hic/sohic的敏感性。小直径的设备和管线通常被认为hic/sohic敏感性较低，除非在它没有进行过焊后热处理并暴露在高苛刻度环境的情况外。此情况下应认为它具有中等敏感性。图5是确定对hic/sohic敏感性的步骤流程图。

表h-12　环境苛刻程度

如果有氰化物存在且当ph值＞8.3和h2s浓度高于1000ppm时将对scc的敏感性增加一个等级。

表h-13　hic/sohic的敏感性

a．典型地包括20世纪80年代的早期添加了钙的a516（hic）钢。

b．典型地包括a70、a201、a212、a285、a515和1990年以前的大多数a516。

c．典型地包括20世纪90年代的后期a516（hic）钢。

2.3 实验样品和溶液

样品长100mm，宽20mm，厚度为管壁厚度。管线钢每个实验管管体和焊接接头上各取三个样品。压力容器钢母材试样按照nacetm0284-96标准截取，其焊接样参照管线钢焊接试样方法截取。实验采用nacetm0284-96或gb8650-88标准。两标准都可以采用饱和h2s人工海水实验溶液，要求通入h2s前实验溶液ph值调至8.1-8.3，实验结束ph 值为4.8-5.4时实验有效。nace标准还可采用标准a溶液，要求初始ph值为2.7±0.1，实验结束ph值<4.0。

2.4 计算方法及评定

hic性能采用分割法，通过金相显微镜测量每个断面裂纹的长度和厚度，然后用裂纹敏感率(csr)、裂纹长度率(clr)、裂纹厚度率(ctr)三个参数来表示。

国内西气东输工程用x70管线钢评定采用iso383-3：1999(e)标准，csr≤2%、clr≤15%、ctr≤5%；欧洲腐蚀协会efc-16标准规定，csr≤1.5%、clr≤15%、ctr≤3%； 炼油厂家提出了更严格的标准：csr≤0.5%、clr≤5.0%、ctr≤1.5%。