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文檔簡(jiǎn)介
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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))
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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
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