《金屬和合金的腐蝕純氫摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)方法》

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金屬和合金的腐蝕純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合下的

慢應(yīng)變速率試驗(yàn)方法

1范圍

本文件規(guī)定了純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)的原理、試樣制備和

要求、試驗(yàn)儀器和設(shè)備、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果觀察及評(píng)定、質(zhì)量保證和試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于評(píng)價(jià)純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道用材料在內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐蝕耦合作用下的氫致開(kāi)裂敏

感性。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T228.1金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T3634.2氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫

GB/T15970.4金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第4部分：?jiǎn)屋S加載拉伸試樣的制備和應(yīng)用

GB/T15970.7-2017金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(yàn)

GB/T34542.2-2018氫氣儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)第2部分：金屬材料與氫環(huán)境相容性試驗(yàn)方法

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T228.1、GB/T10123、GB/T10623、GB/T15970.1和GB/T15970.7-2017界定的以及下列術(shù)語(yǔ)

和定義適用于本文件。

3.1

氫促失效hydrogen-assistedfailure

氫對(duì)金屬材料失效的促進(jìn)作用。

3.2

外腐蝕externalcorrosion

純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道服役過(guò)程中管道外表面發(fā)生的各種腐蝕類型的統(tǒng)稱。

3.3

腐蝕性環(huán)境模擬槽corrosiveenvironmentsimulationtank

用于存儲(chǔ)模擬純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道材料外腐蝕環(huán)境介質(zhì)的容器。

3.4

摻氫比hydrogenblendratio

天然氣中摻入氫氣的體積分?jǐn)?shù)。

4原理

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4.1純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道材料性能退化受到內(nèi)部氣態(tài)氫和外腐蝕的共同影響。管道內(nèi)部氣態(tài)氫可通

過(guò)碰撞、吸附、解離和擴(kuò)散進(jìn)入金屬基體直接影響材料的服役性能，還可擴(kuò)散到管道外壁與外腐蝕環(huán)境

發(fā)生耦合作用影響管道的服役性能（如氫致開(kāi)裂敏感性）。

4.2試驗(yàn)是使內(nèi)部中空的棒狀（或管狀）拉伸試樣處于內(nèi)部為規(guī)定壓力的純氫或者規(guī)定摻氫比的摻氫

燃?xì)?，外部為腐蝕性環(huán)境，對(duì)試樣開(kāi)展慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，可評(píng)價(jià)埋地鋼質(zhì)管道材料在內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐

蝕耦合作用下的氫致開(kāi)裂敏感性。

5試樣制備和要求

5.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料應(yīng)采用待評(píng)價(jià)的鋼質(zhì)管道加工試樣。若待評(píng)價(jià)鋼質(zhì)管道由于尺寸原因無(wú)法加工試樣時(shí)，應(yīng)

采用與待評(píng)價(jià)管道同工藝、同性能的材料加工試樣。

5.2試樣形狀及尺寸要求

5.2.1應(yīng)使用內(nèi)部中空的棒狀（或管狀）試樣，試樣尺寸如圖1。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

D1——緊固螺紋外徑；

D2——標(biāo)距段區(qū)域外徑；

D3——試樣內(nèi)徑；

L1——標(biāo)距段長(zhǎng)度；

L2——試樣總長(zhǎng)度。

圖1內(nèi)部中空的棒狀拉伸試樣形狀及尺寸要求

5.2.2試樣的具體尺寸取決于被試驗(yàn)鋼質(zhì)管道的具體尺寸。通常，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)楣艿赖妮S向方向，

D2-D3的數(shù)值應(yīng)不低于2mm。

5.2.3試樣L1的具體尺寸應(yīng)根據(jù)具體測(cè)試條件而定，當(dāng)不需要模擬外腐蝕環(huán)境時(shí)，其尺寸可參照GB/T

228.1中的相關(guān)要求；當(dāng)需要模擬外腐蝕環(huán)境時(shí)，應(yīng)滿足在其周圍布置腐蝕性環(huán)境模擬槽的空間尺寸要

求。

5.2.4在某些情況下（尤其是研究焊縫不同區(qū)域服役性能時(shí)）可在標(biāo)距段外壁加工缺口，缺口應(yīng)滿足

GB/T15970.4和GB/T15970.7-2017中的相關(guān)要求。

5.2.5其他尺寸要求應(yīng)滿足GB/T228.1中的相關(guān)要求。也可采用其他形狀的試樣，但標(biāo)距段的壁厚不

宜低于1mm，其他尺寸滿足試驗(yàn)要求及GB/T228.1中的相關(guān)要求即可。

5.2.6每組平行試樣應(yīng)不少于3個(gè)。

5.3試樣制備

5.3.1試樣切取位置可根據(jù)待測(cè)鋼質(zhì)管道或材料的形狀、尺寸和試驗(yàn)?zāi)康亩x擇。

5.3.2試樣機(jī)加工應(yīng)減少試樣過(guò)熱和試樣發(fā)生塑性變形的可能性。宜采用對(duì)材料影響小的加工方法制

備樣品。試樣軸線應(yīng)與力的作用線重合。

5.3.3同一試驗(yàn)應(yīng)采用統(tǒng)一的試樣加工方法。推薦用水砂紙對(duì)試樣表面依次打磨至1500#或以上，最

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后一道砂紙打磨方向應(yīng)平行于試樣的加載方向?；蛘卟捎密囅骷庸し绞街苯蛹庸ぶ练霞s定表面粗糙度

要求的試樣。

5.3.4加工試樣內(nèi)部中空部位時(shí)應(yīng)選擇合適的加工方式。當(dāng)中空部位孔徑與長(zhǎng)度比較小時(shí)，推薦采用

槍鉆加工。試樣加工完成后，應(yīng)對(duì)內(nèi)壁的表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量，并記錄于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。

5.3.5當(dāng)待測(cè)試部位（或部件）包含焊縫（對(duì)接焊縫）時(shí)，應(yīng)盡量將焊縫部位置于試樣標(biāo)距段的中部，

并在需要評(píng)價(jià)的部位加工缺口（焊縫、熔合線部位和焊接熱影響區(qū)）。

5.3.6當(dāng)需評(píng)價(jià)螺旋焊縫部位氫致開(kāi)裂敏感性時(shí)，可采用5.3.4中的試樣制備方法，但需要注意焊縫

區(qū)會(huì)與拉伸方向呈一定角度傾斜。

5.3.7加工完成的試樣應(yīng)先采用無(wú)水乙醇清洗，后采用分析純級(jí)丙酮或無(wú)水乙醇超聲清洗，超聲清洗

時(shí)間應(yīng)不低于30min。試樣清洗完成后，干燥保存。

6試驗(yàn)儀器和設(shè)備

6.1一般要求

6.1.1加載裝置主體機(jī)構(gòu)如圖2所示，主要由加載桿、密封件、內(nèi)部中空的棒狀拉伸試樣、腐蝕性環(huán)

境模擬槽和進(jìn)/出氣管等組成。

6.1.2試驗(yàn)裝置用材和中空棒狀拉伸試樣內(nèi)部的壓力控制應(yīng)滿足GB/T34542.2-2018中5.1部分的相

關(guān)要求。

6.2慢應(yīng)變速率拉伸加載裝置

6.2.1慢應(yīng)變速率拉伸加載裝置的應(yīng)變速率應(yīng)可調(diào)節(jié)，且最低應(yīng)變速率不宜大于10-6/s?？筛鶕?jù)試驗(yàn)

要求選擇合適的應(yīng)變速率，建議參照GB/T15970.7-2017進(jìn)行選擇。

6.2.2慢應(yīng)變速率拉伸加載裝置加載軸應(yīng)配備位移傳感器，且位移傳感器的測(cè)量精度宜高于±5μm或

者±5%。

6.3腐蝕性環(huán)境模擬槽

6.3.1腐蝕性環(huán)境模擬槽主要用于放置模擬埋地管道腐蝕性溶液，特殊情況下也可放置固體腐蝕性介

質(zhì)（如土壤等），但是應(yīng)在符合試驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上滿足安全、環(huán)保等方面的規(guī)定。

6.3.2當(dāng)盛放腐蝕性溶液時(shí)，模擬槽應(yīng)設(shè)置溶液循環(huán)系統(tǒng)及溫度控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期試驗(yàn)過(guò)程中模

擬槽中腐蝕性環(huán)境成分及溫度的穩(wěn)定。

6.3.3必要時(shí)，模擬槽還需要設(shè)置通氣孔（含進(jìn)氣孔和出氣孔，且進(jìn)氣孔應(yīng)靠近溶液底部的位置），

通過(guò)通入相應(yīng)的氣體來(lái)控制腐蝕性溶液中的溶解氣體含量。比如，可通過(guò)通入超純氮?dú)鈦?lái)降低溶液中的

溶解氧含量。

6.3.4還可在模擬槽中設(shè)置參比電極和對(duì)電極，通過(guò)電化學(xué)工作站實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中電化學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量

或者施加陰極極化。

6.4中空試樣兩側(cè)密封裝置

6.4.1推薦采用螺紋與密封墊圈的方式進(jìn)行中空拉伸試樣兩端的密封，如圖2中的上密封件和下密封

件。

6.4.2密封件及密封墊圈應(yīng)與氫具有良好的相容性，密封墊圈應(yīng)在每次試驗(yàn)完畢后更換。

6.4.3密封件應(yīng)設(shè)置通氣管，通氣管與氣源和壓力表相連接。當(dāng)氣源為純氫時(shí)，中空試樣中的氫氣可

為靜態(tài)（通入的氫氣到達(dá)指定試驗(yàn)壓力后，關(guān)閉通氣管閥門，保持試樣的內(nèi)部壓力，此時(shí)氫氣在宏觀上

處于非流動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)）；當(dāng)氣源為摻氫燃?xì)鈺r(shí)，中空試樣中的氣體宜為動(dòng)態(tài)（宏觀上保持氣體的流動(dòng)），

如難以在動(dòng)態(tài)氣體條件下進(jìn)行試驗(yàn)也可采用靜態(tài)，但試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)注明總的試驗(yàn)時(shí)間。

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標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

1——夾頭；

2——上O型密封件；

3——試樣；

4——腐蝕性環(huán)境模擬槽；

5——下O型密封件；

6——出氣管；

7——閥門I；

8——壓力表；

9——進(jìn)氣管；

10——閥門II。

圖2試驗(yàn)裝置主體基本結(jié)構(gòu)

7試驗(yàn)條件

7.1氣源

7.1.1試驗(yàn)用氫氣應(yīng)滿足GB/T3634.2中氫氣的相關(guān)要求，也可使用實(shí)際輸氫管道中的氫氣。

7.1.2試驗(yàn)用摻氫燃?xì)鈶?yīng)滿足國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，也可使用實(shí)際管輸摻氫天然氣氣體。當(dāng)研

究不同摻氫比的影響時(shí)，也可采用人工混合氣，但是其純度或者雜質(zhì)氣體含量應(yīng)滿足相關(guān)測(cè)試要求。

7.1.3試驗(yàn)中采用惰性氣體氮?dú)獾募兌葢?yīng)不低于99.999%。

7.2溶液配制

7.2.1采用電導(dǎo)率小于1μS/cm的去離子水配制試驗(yàn)溶液。

7.2.2據(jù)試驗(yàn)要求采用分析純級(jí)試劑配制試驗(yàn)溶液。

7.3試樣夾持

應(yīng)保證試樣對(duì)中可靠并能穩(wěn)定夾持。

7.4試驗(yàn)溫度

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7.4.1試驗(yàn)過(guò)程中腐蝕性環(huán)境模擬槽中介質(zhì)的試驗(yàn)溫度控制誤差應(yīng)小于±3℃。

7.4.2環(huán)境對(duì)比試驗(yàn)和在內(nèi)部氫與外腐蝕耦合作用下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)應(yīng)采用相同的溫度。

8試驗(yàn)步驟

8.1按GB/T15970.7-2017的原則和建議選取應(yīng)變速率等試驗(yàn)參數(shù)。

8.2將上下密封件與內(nèi)部中空的棒狀拉伸試樣進(jìn)行裝配，并采用高純氮?dú)獯驂?，進(jìn)行氣密性測(cè)試。氣

密性良好時(shí)，按照?qǐng)D2所示，將試樣安裝在連接于慢應(yīng)變速率拉伸裝置上、下拉伸機(jī)構(gòu)的上、下加載桿

上，確認(rèn)同軸度良好、夾持牢固。

8.3將腐蝕性環(huán)境模擬槽按照?qǐng)D2所示，裝配于拉伸試樣標(biāo)距段中部，采用橡膠密封O環(huán)實(shí)現(xiàn)密封。

腐蝕性環(huán)境模擬槽推薦采用非金屬材料加工；當(dāng)采用金屬材料時(shí)，必須確保模擬槽和試樣絕緣。

8.4確認(rèn)試驗(yàn)裝置測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)力、位移傳感器及安全保護(hù)裝置均處于正常工作狀態(tài)。

8.5采用高純氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w置換試樣內(nèi)部和供氣（純氫或摻氫燃?xì)猓┕苈废到y(tǒng)，再用規(guī)定的試

驗(yàn)氣體（純氫、摻氫燃?xì)獾龋┲脫Q，具體應(yīng)滿足GB/T34542.2-2018中7.1.2部分的相關(guān)要求。

8.6試樣內(nèi)部通入試驗(yàn)氣體，并達(dá)到試驗(yàn)的規(guī)定氣體壓力。

8.7保持管內(nèi)壓力一段時(shí)間后（按照試驗(yàn)規(guī)定執(zhí)行），在腐蝕性環(huán)境模擬槽中注入試驗(yàn)要求的溶液或

其他介質(zhì)，并按照試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)溫度、流量、溶解氧（飽和氧、無(wú)氧）、pH值等，達(dá)到與實(shí)際服役環(huán)

境盡量貼近的外腐蝕環(huán)境。

8.8待8.7中的各種參數(shù)達(dá)到試驗(yàn)要求后，調(diào)節(jié)加載裝置至位移控制模式。設(shè)置目標(biāo)應(yīng)變量和拉伸速

率等參數(shù)后開(kāi)始拉伸試驗(yàn)，當(dāng)拉伸至目標(biāo)應(yīng)變量時(shí)試驗(yàn)停止，也可根據(jù)要求將試樣拉斷。

8.9在試樣拉斷的場(chǎng)合下，建議分別在暴露于試驗(yàn)環(huán)境（內(nèi)部氫或/和外腐蝕）中和暴露于惰性氣體環(huán)

境中采用相同的應(yīng)變速率進(jìn)行試驗(yàn)，這樣可通過(guò)數(shù)據(jù)比較，確定金屬材料在外腐蝕、內(nèi)部氫和內(nèi)部氫-

外腐蝕耦合作用三種條件下的開(kāi)裂敏感性。

8.10若存在明顯的點(diǎn)腐蝕或晶間腐蝕等問(wèn)題，建議將沒(méi)有施加應(yīng)變的試樣暴露到與施加應(yīng)變?cè)嚇酉嗤?/p>

的環(huán)境中，通過(guò)與未受應(yīng)變?cè)嚇拥男袨楸容^來(lái)評(píng)價(jià)應(yīng)變的作用機(jī)制。

8.11試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)于未斷裂（破裂）的試樣，采用高純氮?dú)馀懦鲈嚇雍屯夤苤械臍錃饣驌綒淙細(xì)狻?/p>

當(dāng)試驗(yàn)氣體含量低于1%時(shí)，方可將試樣拆解下來(lái)進(jìn)行后續(xù)分析；對(duì)于斷裂的試樣，氣體控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)

置電磁閥，當(dāng)拉伸系統(tǒng)載荷檢測(cè)到突變或者壓力測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)到突變信號(hào)時(shí)，應(yīng)控制電磁閥及時(shí)關(guān)閉，

避免過(guò)多可燃性氣體泄漏，隨后可直接將試樣拆卸下來(lái)進(jìn)行后續(xù)分析。

8.12按照上述步驟進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，每種條件下試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)不低于3次。

9試驗(yàn)結(jié)果觀察及評(píng)定

9.1評(píng)定依據(jù)

9.1.1與惰性環(huán)境中的斷裂模式和性能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷試樣是否發(fā)生氫脆或應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

9.1.2通?？衫蔑@微鏡或者掃描電子顯微鏡觀察斷口表面斷裂模式的變化以及側(cè)面是否出現(xiàn)二次裂

紋來(lái)判斷是否發(fā)生氫脆及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

9.1.3對(duì)于帶缺口的試樣，按照GB/T15970.7-2017中8.2節(jié)處理。

9.1.4可以將暴露到試驗(yàn)環(huán)境中和暴露到惰性環(huán)境中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，按照式（1）計(jì)算相對(duì)比值

來(lái)評(píng)定氫脆及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性。相對(duì)比值越大，則氫脆或應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性越高。

相對(duì)比值=|（1-比值）|×100%………………（1）

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式中：

比值——試樣在試驗(yàn)環(huán)境中得到的結(jié)果/試樣在惰性介質(zhì)環(huán)境中得到的結(jié)果；

結(jié)果——用同一初始應(yīng)變速率下的斷面收縮率或斷后伸長(zhǎng)率來(lái)表示。

9.1.5耦合應(yīng)力腐蝕敏感性Icouple，可以通過(guò)9.1.4中的比值，通過(guò)式（2）算出。

Icouple=|1-比值氫-外腐蝕/比值氫（或，比值外腐蝕）|×100%…………（2）

9.1.6對(duì)于未斷裂的試樣，應(yīng)通過(guò)顯微鏡統(tǒng)計(jì)標(biāo)距段內(nèi)裂紋的密度、平均長(zhǎng)度或者平均深度來(lái)比較應(yīng)

力腐蝕敏感性。

9.2數(shù)據(jù)處理

9.2.1按9.1所述方法，判斷和計(jì)算試樣在測(cè)試條件下發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性程度并記錄。

9.2.2通過(guò)金相顯微鏡或掃描電子顯微鏡對(duì)試樣標(biāo)距段范圍內(nèi)的表面裂紋形貌及斷口形貌特征進(jìn)行觀

察并記錄，分析裂紋萌生和擴(kuò)展情況，記錄裂紋的形貌特征。

9.2.3統(tǒng)計(jì)試樣標(biāo)距段范圍內(nèi)的裂紋數(shù)量、長(zhǎng)度、深度以及斷面發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的面積百分比進(jìn)行

應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性的定量評(píng)價(jià)。

9.2.4數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果的評(píng)定也可參照GB/T15970.7-2017中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

10質(zhì)量保證

10.1試驗(yàn)人員要求

應(yīng)具備應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)操作技能、金屬材料和失效分析等相關(guān)的專業(yè)背景知識(shí)。

10.2試驗(yàn)系統(tǒng)校準(zhǔn)要求

定期對(duì)慢應(yīng)變速率拉伸裝置的載荷、位移測(cè)量傳感器和本文件測(cè)試裝置中的溫度、壓力等測(cè)試傳感

器或探頭進(jìn)行檢測(cè)或計(jì)量標(biāo)定，并在有效期內(nèi)使用，定期更換相關(guān)耗材，保存相關(guān)記錄。

10.3通用安全要求

10.3.1試驗(yàn)應(yīng)在相對(duì)開(kāi)闊的環(huán)境中進(jìn)行，并保證試驗(yàn)空間內(nèi)的氣體流動(dòng)良好。

10.3.2試驗(yàn)空間應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家、行業(yè)或地方安全管理的相關(guān)規(guī)定及要求。

10.3.3試驗(yàn)空間內(nèi)應(yīng)配置相應(yīng)的氣體泄漏報(bào)警裝置。

10.3.4試驗(yàn)人員必須進(jìn)行崗前培訓(xùn)，尤其是安全用氣培訓(xùn)。

11試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：

a)試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)；

b)材料牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、爐批號(hào)、化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)和力學(xué)性能等；

c)試樣尺寸、加工方式、取樣位置等；

d)試驗(yàn)參數(shù)：如：試驗(yàn)氣體（純度、壓力、摻氫比等）、溶液成分、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)時(shí)間、應(yīng)變

速率及應(yīng)變量等；

e)試驗(yàn)結(jié)果：應(yīng)包括但不限于試樣的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性程度、試樣表面的裂紋形貌、數(shù)量、長(zhǎng)

度、斷裂時(shí)間、延伸率、面縮率、屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度等；

f)試驗(yàn)異常記錄（如有）；

g)試驗(yàn)人員、審核人員和日期。

6

YB/TXXXXX—XXXX

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語(yǔ)

[2]GB/T10623金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)

[3]GB/T15970.1金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法總則

7

《金屬和合金的腐蝕純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕

耦合下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)方法》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）

一、工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

根據(jù)工信廳科函〔2023〕291號(hào)文件2023年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項(xiàng)目計(jì)

劃的通知（計(jì)劃號(hào)2023-1505T-YB），由廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、中國(guó)科學(xué)院

金屬研究所等單位負(fù)責(zé)《金屬和合金的腐蝕純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合

下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定。計(jì)劃完成時(shí)間為2025年。

1.2主要工作過(guò)程

起草(草案、調(diào)研)階段:計(jì)劃下達(dá)后，全國(guó)鋼標(biāo)委會(huì)金屬和合金的腐蝕分委會(huì)組織各

起草單位成立了起草工作組，由廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院牽頭成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工

作組，負(fù)責(zé)主要起草工作。工作組對(duì)國(guó)內(nèi)外氫能及慢應(yīng)變速率試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、政策及

輸氫埋地管道產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行全面調(diào)研，同時(shí)廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料，

進(jìn)行了大量的研究分析、資料查證工作，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和大量試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，進(jìn)行

全面總結(jié)和歸納，編制出標(biāo)準(zhǔn)草案。

為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)草案中試驗(yàn)條件、要求、過(guò)程的可行性、可操作性與依據(jù)草案所測(cè)結(jié)

果的重復(fù)性，廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和金粵檢測(cè)技術(shù)

（廣州）有限公司三家單位分別開(kāi)展了測(cè)試驗(yàn)證，經(jīng)工作組及有關(guān)專家研討，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草

案初稿進(jìn)行了認(rèn)真的修改，于2024年4月形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿及其編制說(shuō)明等相關(guān)

附件，報(bào)全國(guó)鋼標(biāo)委會(huì)金屬和合金的腐蝕分委會(huì)秘書(shū)處。

征求意見(jiàn)階段:2024年4月，全國(guó)鋼標(biāo)委會(huì)金屬和合金的腐蝕分委會(huì)秘書(shū)處將把

標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明發(fā)送到金屬和合金的腐蝕分委員會(huì)委員及有代表性的標(biāo)準(zhǔn)

相關(guān)方廣泛征求意見(jiàn)，同時(shí)在《鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)》網(wǎng)站上公開(kāi)征求社會(huì)意見(jiàn)。

1

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本文件嚴(yán)格貫徹國(guó)家的有關(guān)方針、政策、法規(guī)；合理利用資源；保障安全，保護(hù)環(huán)

境。在技術(shù)內(nèi)容上力求先進(jìn)性和實(shí)用性統(tǒng)一，編寫(xiě)格式上嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)國(guó)家

標(biāo)準(zhǔn)GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行

編寫(xiě)，力求指標(biāo)科學(xué)、合理，試驗(yàn)方法具有可行性和可操作性。

本文件屬于首次發(fā)布，符合國(guó)家新能源的發(fā)展戰(zhàn)略需求。我國(guó)已經(jīng)向全世界承諾了

“3060”碳減排目標(biāo)，大力發(fā)展氫能不僅是我國(guó)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵途徑之一，也是我

國(guó)能源戰(zhàn)略中必不可少的一部分。要想安全利用氫能，在盡可能接近服役環(huán)境下的鋼質(zhì)

管道服役性能評(píng)價(jià)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)必不可少。

三、主要內(nèi)容說(shuō)明

利用可再生能源發(fā)電制氫（PowertoGas，P2G）技術(shù)將大規(guī)模的風(fēng)電、光電轉(zhuǎn)化為

氫能，是可再生能源利用最高效、最有前景的技術(shù)；將P2G制得的氫氣以一定的體積分

數(shù)摻入現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)（以埋地鋼質(zhì)管道為主）中輸送，是實(shí)現(xiàn)氫氣大規(guī)模、低成本輸

送的最佳方案。由此可見(jiàn)，純氫/摻氫燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道材料性能退化同時(shí)受到了內(nèi)部氣

態(tài)氫和外腐蝕的共同影響。管道內(nèi)部氣態(tài)氫可通過(guò)碰撞、吸附、解離和擴(kuò)散進(jìn)入金屬基

體，它們不僅直接影響材料的服役性能，還可擴(kuò)散到金屬管道外壁并影響金屬管道的外

腐蝕行為，進(jìn)而與外腐蝕發(fā)生耦合作用影響金屬管道的服役性能（如氫致開(kāi)裂敏感性）。

因此，純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道的長(zhǎng)期服役性能勢(shì)必會(huì)受到內(nèi)部氫和外腐蝕的耦合作用影

響，但氫促外腐蝕失效和氫脆的協(xié)同競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制目前尚不清楚，根本原因在于尚無(wú)氫與外

腐蝕耦合作用下純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道材料氫促失效試驗(yàn)測(cè)試方法。

本標(biāo)準(zhǔn)的目的是形成一種簡(jiǎn)單、普適的內(nèi)部氫與外腐蝕耦合作用下純氫/摻氫埋地鋼

質(zhì)管道材料氫促失效的試驗(yàn)方法—慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，明確不同鋼質(zhì)管道外腐蝕類型與管

道內(nèi)部純氫/摻氫環(huán)境（摻氫比、壓力等）耦合作用下管道的性能退化規(guī)律和機(jī)理，推進(jìn)

鋼質(zhì)管道的環(huán)境相容性評(píng)價(jià)，為我國(guó)大規(guī)模純氫/摻氫安全輸送提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，并

使之成為我國(guó)氫氣制、運(yùn)、儲(chǔ)、用標(biāo)準(zhǔn)體系中的關(guān)鍵部分之一。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于評(píng)價(jià)純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道用材料在內(nèi)部氫與外腐蝕耦合作用下的

服役性能評(píng)價(jià)，具體為采用慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，測(cè)定埋地鋼質(zhì)管道材料在內(nèi)部氫與外腐蝕

耦合作用下的氫致開(kāi)裂敏感性。

2

四、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)情況

4.1試驗(yàn)原理

采用內(nèi)部中空的棒狀（或管狀）拉伸試樣，試驗(yàn)過(guò)程中試樣內(nèi)部為規(guī)定壓力的純氫

或者規(guī)定摻氫比的摻氫燃?xì)?，試樣外部為腐蝕性環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐蝕耦合

作用下的慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)，評(píng)價(jià)埋地鋼質(zhì)管道材料在內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐蝕耦合作用

下的氫致開(kāi)裂敏感性。也可將暴露于試驗(yàn)環(huán)境（內(nèi)部氣態(tài)氫或/和外腐蝕）中和暴露于惰

性氣體環(huán)境中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，確定金屬材料在外腐蝕、內(nèi)部氣態(tài)氫和內(nèi)部氣態(tài)氫

-外腐蝕耦合作用三種條件下的應(yīng)力腐蝕敏感性。

4.2試驗(yàn)材料及試樣

目前純氫輸送管道一般使用20#鋼，摻氫燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道材料包括X42管線鋼、

X52管線鋼和X65管線鋼等。本試驗(yàn)主要選擇純氫輸送管道材料20#鋼進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

本試驗(yàn)中采用管狀拉伸試樣，具體尺寸如下圖所示。試樣加工胚料直接采用線切割

的方式取自輸氫管道工程用20#鋼無(wú)縫管，然后采用車削加工方法獲得外形尺寸，再采

用槍鉆工藝加工中心孔。內(nèi)外表面的粗糙度Ra均小于0.8μm。為避免管道材料在試樣

加工過(guò)程發(fā)生腐蝕，采取了必要的措施防止材料腐蝕。加工完成的試樣先采用無(wú)水乙醇

清洗，后采用分析純級(jí)丙酮或無(wú)水乙醇超聲清洗，超聲清洗時(shí)間30分鐘。試樣清洗完

成后，干燥保存。驗(yàn)證試驗(yàn)中共加工12根試樣，全部由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所負(fù)責(zé)加

工并分發(fā)給各測(cè)試單位。

4.3試驗(yàn)條件的確定

針對(duì)20#鋼純氫輸送管道，一般設(shè)計(jì)輸送壓力不高于4MPa，因此在本驗(yàn)證試驗(yàn)中的

管狀試樣內(nèi)的環(huán)境設(shè)定為4MPa純氫氣氛；為了模擬管道土壤溶液腐蝕，國(guó)際上通常采

用NS4溶液，本試驗(yàn)中也采用此溶液，同時(shí)采用溶液循環(huán)方式來(lái)保證溶液成分的穩(wěn)定性

3

和溫度的穩(wěn)定性（本試驗(yàn)中的溫度為25℃），試驗(yàn)過(guò)程中采用高純氮?dú)鈱?duì)溶液進(jìn)行除氧；

應(yīng)變速率選擇為10-7/s。

NS4溶液組分KClNaHCO3CaCl2·2H2OMgSO4·7H2O

含量（g/L）0.1220.4830.1810.131

4.4試驗(yàn)過(guò)程

(1)將上下密封件與心部中空的棒狀拉伸試樣進(jìn)行裝配，并采用高純氮?dú)獯驂海M(jìn)

行氣密性測(cè)試。氣密性良好時(shí)，將試樣安裝在連接于慢應(yīng)變速率拉伸裝置上、

下拉伸機(jī)構(gòu)的上、下加載桿上，確認(rèn)同軸度良好、夾持牢固。

(2)將腐蝕性環(huán)境模擬槽裝配于拉伸試樣中部，采用橡膠密封O環(huán)實(shí)現(xiàn)密封。腐蝕

性環(huán)境模擬槽采用非金屬材料加工。

(3)確認(rèn)試驗(yàn)裝置測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)力、位移傳感器及安全保護(hù)裝置均處于正常工作

狀態(tài)。

(4)采用高純氮?dú)庵脫Q試樣內(nèi)部和供氣（純氫或摻氫燃?xì)猓┕苈废到y(tǒng)，再用純氫、

置換，具體應(yīng)滿足GB/T34542.2中7.1.2部分的相關(guān)要求。

(5)試樣內(nèi)部通入氫氣氣體，并達(dá)到試驗(yàn)的規(guī)定氣體壓力。

(6)在腐蝕性環(huán)境模擬槽中注入試驗(yàn)要求的溶液或其他介質(zhì)，并按照試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)

溫度和流量，試驗(yàn)過(guò)程中采用高純氮?dú)鈱?duì)溶液進(jìn)行除氧。

(7)待各種參數(shù)達(dá)到試驗(yàn)要求后，調(diào)節(jié)加載裝置至位移控制模式。設(shè)置拉伸速率參

數(shù)后開(kāi)始拉伸試驗(yàn)，直至將試樣拉斷。

(8)試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)量斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。

(9)按照上述步驟進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，試驗(yàn)次數(shù)為3次。

4.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果重復(fù)性

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所測(cè)試3組平行試樣數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

4

表1中國(guó)科學(xué)院金屬研究所測(cè)試數(shù)據(jù)

屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度斷后伸長(zhǎng)率斷面收縮率

序號(hào)

（MPa）（MPa）（%）（%）

130049519.7533.21

230349118.6332.42

328648819.2132.17

平均值296.33491.3319.2032.60

標(biāo)準(zhǔn)差9.073.510.560.55

重復(fù)性0.030.010.030.02

廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院測(cè)試3組平行試樣數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院測(cè)試數(shù)據(jù)

序號(hào)屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度斷后伸長(zhǎng)率斷面收縮率

（MPa）（MPa）（%）（%）

130951118.4231.27

230749618.8931.05

330050319.1233.68

平均值305.33503.3318.8132.00

標(biāo)準(zhǔn)差4.737.510.361.46

重復(fù)性0.020.010.020.05

金粵檢測(cè)技術(shù)（廣州）有限公司測(cè)試3組平行試樣數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表2金粵檢測(cè)技術(shù)（廣州）有限公司測(cè)試數(shù)據(jù)

序號(hào)屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度斷后伸長(zhǎng)率斷面收縮率

（MPa）（MPa）（%）（%）

129548719.0133.85

228749219.1733.52

330149819.3633.11

平均值294.33492.3319.1833.49

標(biāo)準(zhǔn)差7.025.510.180.37

重復(fù)性0.020.010.010.01

4.6結(jié)論

由表1~3的平行試樣測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn)，本標(biāo)準(zhǔn)所建立的試驗(yàn)方法具有較高的精密度，

重復(fù)性在0.01~0.05之間，數(shù)據(jù)重復(fù)性好。說(shuō)明不同的操作者在不同的實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)本

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行測(cè)定，具有可行性。

5

五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)是首次制定。

本標(biāo)準(zhǔn)形成一種簡(jiǎn)單、普適的內(nèi)部氫與外腐蝕耦合作用下純氫/摻氫燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管

道材料氫促失效的試驗(yàn)方法—慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，明確不同鋼質(zhì)管道外腐蝕類型與管道內(nèi)

部純氫/摻氫燃?xì)猸h(huán)境（摻氫比、壓力等）耦合作用下管道的性能退化規(guī)律和機(jī)理，推進(jìn)

鋼質(zhì)管道的環(huán)境相容性評(píng)價(jià)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，

（1）將填補(bǔ)我國(guó)鋼質(zhì)管道外腐蝕與管內(nèi)臨氫協(xié)同作用下的金屬管道本體及焊縫氫

失效檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的空白，進(jìn)一步完善我國(guó)氫氣制、運(yùn)、儲(chǔ)、用標(biāo)準(zhǔn)體系，并成為其中

的關(guān)鍵部分之一；

（2）為保證埋地純氫或摻氫鋼質(zhì)管道的運(yùn)行安全，以及我國(guó)大規(guī)模摻氫安全輸運(yùn)

提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐；

（3）將有效推動(dòng)埋地純氫或摻氫鋼質(zhì)管道檢測(cè)技術(shù)研究，為行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)品檢測(cè)標(biāo)

準(zhǔn)的制定提供有效的參考，加快我國(guó)氫能的規(guī)?；瘧?yīng)用步伐，進(jìn)一步推動(dòng)創(chuàng)新安全服役

評(píng)價(jià)技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)氫能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

六、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)概況

（1）國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T15970.7-2017《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(yàn)》

規(guī)定了慢應(yīng)變速率試驗(yàn)程序，用于研究金屬和合金對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性，包括氫致

失效，但標(biāo)準(zhǔn)僅適用于管線鋼的氫致裂紋敏感性測(cè)試，無(wú)法在腐蝕和氫耦合條件下進(jìn)行

相關(guān)測(cè)試；

GBT8650-2015《管線鋼和壓力容器鋼抗氫致開(kāi)裂評(píng)定方法》規(guī)定了管線鋼和壓力

容器鋼板以及法蘭和管件在含硫化物水溶液的腐蝕環(huán)境中由于腐蝕吸氫引起的氫致開(kāi)

裂的評(píng)定方法，不適合純氫/摻氫埋地金屬管道的評(píng)價(jià)；

GBT4157-2017《金屬在硫化氫環(huán)境中抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的實(shí)驗(yàn)室

試驗(yàn)方法》規(guī)定了在含H2S的低pH值水溶液環(huán)境中，金屬材料在受拉伸應(yīng)力作用下的

抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（SSC）和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法，不適合純氫/

摻氫燃埋地金屬管道的評(píng)價(jià)；

GB/T34542.3-2018《氫氣儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)第2部分：金屬材料與氫環(huán)境相容性試驗(yàn)

方法》主要適用于金屬材料在氣態(tài)氫環(huán)境中的拉伸性能、疲勞性能以及斷裂力學(xué)性能測(cè)

6

定，不適用于管線鋼實(shí)際服役過(guò)程中載荷、腐蝕和氫耦合的條件；

GB/T34542.3-2018《氫氣儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)第3部分：金屬材料氫脆敏感度試驗(yàn)方法》

規(guī)定了金屬材料氫脆敏感度試驗(yàn)的一般要求、試驗(yàn)設(shè)備、試樣要求、試驗(yàn)程序、氫脆敏

感度評(píng)價(jià)和試驗(yàn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn)主要用于高壓氣態(tài)氫中金屬材料的氫促敏感度評(píng)價(jià)，同樣不

適用于管線鋼實(shí)際服役過(guò)程中載荷、腐蝕和氫耦合的條件。

（2）國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

IOS7539-7《Corrosionofmetalsandalloys–Stresscorrosiontesting–Part7:

Methodforslowstrainratetesting》：僅適用于金屬單一外界條件的氫致開(kāi)裂或者應(yīng)力腐

蝕敏感性測(cè)試。

七、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本文件的制定與現(xiàn)行的政策、標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。

八、對(duì)征求意見(jiàn)及重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

正在進(jìn)行實(shí)踐改進(jìn)。

九、標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)和水平

本文件為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

十貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

一般情況下，建議本文件批準(zhǔn)發(fā)布即實(shí)施。

十一、廢止或代替現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無(wú)。

十二、其他應(yīng)予說(shuō)明的事項(xiàng)

無(wú)。

7

ICS77.060

CCSH25

YB

中華人民共和國(guó)黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

YB/TXXXXX—XXXX

金屬和合金的腐蝕純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管

道在氫與外腐蝕耦合下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)

方法

Corrosionofmetalsandalloys—Slowstrainratetestingundercoupledeffectsof

hydrogenandexternalcorrosionforpurehydrogen/hydrogendopedburiedsteel

pipeline

(點(diǎn)擊此處添加與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識(shí))

（征求意見(jiàn)稿）

在提交反饋意見(jiàn)時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部??發(fā)布

YB/TXXXXX—XXXX

金屬和合金的腐蝕純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合下的

慢應(yīng)變速率試驗(yàn)方法

1范圍

本文件規(guī)定了純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道在氫與外腐蝕耦合下的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)的原理、試樣制備和

要求、試驗(yàn)儀器和設(shè)備、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果觀察及評(píng)定、質(zhì)量保證和試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于評(píng)價(jià)純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道用材料在內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐蝕耦合作用下的氫致開(kāi)裂敏

感性。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T228.1金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T3634.2氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫

GB/T15970.4金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第4部分：?jiǎn)屋S加載拉伸試樣的制備和應(yīng)用

GB/T15970.7-2017金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(yàn)

GB/T34542.2-2018氫氣儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)第2部分：金屬材料與氫環(huán)境相容性試驗(yàn)方法

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T228.1、GB/T10123、GB/T10623、GB/T15970.1和GB/T15970.7-2017界定的以及下列術(shù)語(yǔ)

和定義適用于本文件。

3.1

氫促失效hydrogen-assistedfailure

氫對(duì)金屬材料失效的促進(jìn)作用。

3.2

外腐蝕externalcorrosion

純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道服役過(guò)程中管道外表面發(fā)生的各種腐蝕類型的統(tǒng)稱。

3.3

腐蝕性環(huán)境模擬槽corrosiveenvironmentsimulationtank

用于存儲(chǔ)模擬純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道材料外腐蝕環(huán)境介質(zhì)的容器。

3.4

摻氫比hydrogenblendratio

天然氣中摻入氫氣的體積分?jǐn)?shù)。

4原理

1

YB/TXXXXX—XXXX

4.1純氫/摻氫埋地鋼質(zhì)管道材料性能退化受到內(nèi)部氣態(tài)氫和外腐蝕的共同影響。管道內(nèi)部氣態(tài)氫可通

過(guò)碰撞、吸附、解離和擴(kuò)散進(jìn)入金屬基體直接影響材料的服役性能，還可擴(kuò)散到管道外壁與外腐蝕環(huán)境

發(fā)生耦合作用影響管道的服役性能（如氫致開(kāi)裂敏感性）。

4.2試驗(yàn)是使內(nèi)部中空的棒狀（或管狀）拉伸試樣處于內(nèi)部為規(guī)定壓力的純氫或者規(guī)定摻氫比的摻氫

燃?xì)?，外部為腐蝕性環(huán)境，對(duì)試樣開(kāi)展慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，可評(píng)價(jià)埋地鋼質(zhì)管道材料在內(nèi)部氣態(tài)氫與外腐

蝕耦合作用下的氫致開(kāi)裂敏感性。

5試樣制備和要求

5.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料應(yīng)采用待評(píng)價(jià)的鋼質(zhì)管道加工試樣。若待評(píng)價(jià)鋼質(zhì)管道由于尺寸原因無(wú)法加工試樣時(shí)，應(yīng)

采用與待評(píng)價(jià)管道同工藝、同性能的材料加工試樣。

5.2試樣形狀及尺寸要求

5.2.1應(yīng)使用內(nèi)部中空的棒狀（或管狀）試樣，試樣尺寸如圖1。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

D1——緊固螺紋外徑；

D2——標(biāo)距段區(qū)域外徑；

D3——試樣內(nèi)徑；

L1——標(biāo)距段長(zhǎng)度；

L2——試樣總長(zhǎng)度。

圖1內(nèi)部中空的棒狀拉伸試樣形狀及尺寸要求

5.2.2試樣的具體尺寸取決于被試驗(yàn)鋼質(zhì)管道的具體尺寸。通常，試樣長(zhǎng)度方向?yàn)楣艿赖妮S向方向，

D2-D3的數(shù)值應(yīng)不低于2mm。

5.2.3試樣L1的具體尺寸應(yīng)根據(jù)具體測(cè)試條件而定，當(dāng)不需要模擬外腐蝕環(huán)境時(shí)，其尺寸可參照GB/T

228.1中的相關(guān)要求；當(dāng)需要模擬外腐蝕環(huán)境時(shí)，應(yīng)滿足在其周圍布置腐蝕性環(huán)境模擬槽的空間尺寸要

求。

5.2.4在某些情況下（尤其是研究焊縫不同區(qū)域服役性能時(shí)）可在標(biāo)距段外壁加工缺口，缺口應(yīng)滿足

GB