SSCC四点弯曲试验技术规程

SSCC（四点弯曲）试验程序1.总则本程序按NACETM0284-2003、ASTMG39-99、ISO7539-2的要求制定，规定了钢管抗SSCC试验的要求，规定了试样的截取和准备、试验操作以及各项参数的测定程序。2.参考标准NACETM0177-2005硫化氢环境中金属抗硫化物应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法NACETM0284-2003管线和压力容器用钢抗氢致开裂评价方法ASTMG39-99曲梁应力腐蚀试样制备和使用的标准实施规程ISO7539-2金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第二部分：弯曲试样的制备和应用KCTIF300.4欧洲标准：四点弯曲测试3.试验试剂3.1.试验气体、氯化钠、醋酸及其它溶质应为试剂级或达到化学纯级（纯度最小为99.5%）。注：硫化氢属剧毒气体，必须谨慎处理。3.2.试验用水应采用蒸馏水或去离子水。4.装置4.1.试样夹具—四点弯曲试样中每一个试样都需要一个夹具，以保持对试样施加外应力。通常的试样夹具结构示意图如图1中所示。图1四点弯曲试样示意图和夹具结构示意图14.1.1.夹具材料不能受到环境影响而变质或形状发生变化。4.1.2.当应力腐蚀试验在电解质中进行时，需要防止在试样和夹具（或垫片）发生电化学作用。通过（1）用与试样同样的材料作夹具，（2）在试样与夹具的所有接触点都插入电绝缘材料，（3）使整个夹具脱离金属材料，（4）或者在夹具上电镀上一层不导电的涂层从而有效阻止夹具与电解质接触。4.1.3.缝隙腐蚀会发生在试样和夹具（或垫片）接触点的电解质中。在这种情况下，关键位置需要用疏水性填料来包裹（如脂或蜡）。4.2.应力加载——四点受力试样夹具（图1），通过负载螺栓来施加应力。4.3.挠度计——试样的挠度由独立的量规或附在载荷装置上的量规来测定。在设计挠度计时，要考虑到各种环境因素对试样挠度产生的影响。注：用高强度材料做成的弯梁试样裂纹扩展速度快，试样会碎成几片。由于试样强度高，这些碎片会以很快的速度离开试样主体飞出，因此比较危险。在人工安装和检查试样时应该认识到其危险性，采取保护措施以防受伤。5.试样5.1.试样尺寸5.1.1.每个试样尺寸应为120±1mm（或者115±1mm）长，15±1mm宽，厚度应根据材料力学性能和材料的规格决定。5.1.2.试样尺寸可基于特殊要求进行调整，但应保留适当的尺寸比例，具体要求见ISO7539-2。5.2.取样位置取样的部位应保证试验结果可提供有意义的性能指标。5.3.试样准备5.3.1.弯梁应力腐蚀试样应为同一材料材质均匀的试样，横截面为矩形，厚度一致。5.3.2.每个试样的标记应保持永久性，标记在试样的底端。5.3.3.所有试样的表面都必须经过同样的处理方法，建议将表面打磨或机加工到粗糙度为0.7μm（30μin），厚度至少打磨或机加工0.25mm（0.01in）。每个边缘都应该通过相似的打磨或机加工来减小冷加工材料的初始切应变。不可采用可导致试样表面吸氢的方法。25.4.试样的清洗、储存5.4.1.加载前，需对试样表面进行脱脂和清洁。清洁过的试样应避免再次污染，建议在将试样暴露于试验环境之前检测其是否有裂纹。5.4.2.试验结束后，对试样进行清洗，去除表面的铁锈及沉积物。严禁使用酸或其它会促进吸氢量增加的方法。6.应力计算本程序中的公式只在材料的弹性极限范围内有效。四点受力试样中部（两内部支撑点之间）外部纤维的弹性张力的计算公式如下：（1）式中：最大拉伸应力，E=弹性模量，t=试样厚度，y=最大挠度（两外部支撑点之间），H=外部支撑点的间距，A=内外支撑点间距离。试样尺寸通常选取A=。试样加载图见图1。7.试验步骤7.1.装入试样前准备7.1.1.对来样进行试验前的登记与打号。7.1.2.测量试样的尺寸并观察试样表面是否存在毛刺、油渍、锈迹和加工问题，对所存在的问题做相应的处理。7.1.3.对所有处理过的试样先用丙酮放入超声波清洗机中清洗两遍，再用无水乙醇清洗表面一遍，放入通风橱中晾干后进行试验。7.1.4.应力加载如图1对每个试样进行应力加载。37.2.试样的浸泡将受到应力的试样放置在试验环境中，要将试样放置好以避免它们互相接触，并保证试样完全浸没在溶液中。7.3.溶液7.3.1.A溶液A溶液由含5.0wt%的氯化钠和0.50wt%的冰醋酸组成。（例如：50.0gNaCl和5.0g的冰醋酸溶解在每945g蒸馏水或去离子水中。）所有加入试验溶液的试剂误差不能超过给定量的±1.0%。接触试样之前，溶液的初始pH值应在2.6-2.8之间。试验初期pH值：试验开始时的pH值应在H2S达到饱和状态后立即测量，其值应不超过3.0。试验终止时，有效试验的pH值应不超过4.0。7.3.2.B溶液B溶液由含5.0wt%的氯化钠、2.5wt%的冰醋酸和0.41wt%的醋酸钠组成。（例如：50gNaCl、25g冰醋酸和4.1g的醋酸钠溶解在每921g蒸馏水或去离子水中。）所有加入试验溶液的试剂误差不能超过给定量的±1.0%。接触试样之前，溶液的初始pH值应在3.4-3.6之间。试验过程中pH值可能增加，但不应超过4.0。7.3.3.C溶液C溶液由溶解在蒸馏水或去离子水中0.4g/L的醋酸钠和与服役环境条件同等浓度的氯化物（加氯化钠）组成。H2S分压及pH值由使用者或购买者根据即将服役的环境指定。7.4.除氧和H2S的导入7.4.1.应从试验容器底部引入氮气和H2S气体。7.4.2.密闭容器应用氮气进行除氧，除氧时间2小时。试验容器被充满后，应立即进行除氧处理，流速至少为100mL/分每升试验溶液。7.4.3.除氧后，通入H2S气体，速率应至少为200mL/分每升试验溶液，持续时间为60分钟。试验过程中，必须保持H2S气体正压。7.5.pH值测定45见7.3.节所述。7.6.试验持续时间7.6.1.试验持续时间720小时。初期导入H2S气体60分钟后，为试验开始计时时间。7.7.试验温度7.7.1.试验溶液的温度应为24±3℃。7.8.试验结束到时间后，测定溶液PH值，并向溶液中通入N2气两小时以上，除去溶液中的H2S气体。除去H2S后打开容器取出试样，用无水乙醇清洗试样。8.试样的评定放大10倍通过肉眼观察裂纹是否存在。可运用金相技术、扫描电镜方法或者机械测试来判定裂纹是否为环境影响导致的开裂，如果证明裂纹不是环境影响开裂，那么试样仍然通过测试。9.试验结果9.1.试验报告至少应包含以下内容：9.1.1.产品名称、规格型号；9.1.2.试样的类型和取向以及表面状况（热轧，冷轧，机加工，表面磨光等等）；9.1.3.外加应力；9.1.4.试验中所采用的与上述介绍不同的试样制备方法；9.1.5.试验方法及条件。包括试验标准、试样清洗方法、H2S及N2的纯度、溶液的配比、试验时间、试验前后的pH值；9.1.6.试验结果。国家石油管材质量监督检验中心2009年2月