1、ICS 77.060 H 25 GB 中华人民共和国国家标准GB/T 4157-2006 代替GB/T4157-1984 金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验Laboratory testing of metals for resistance to specific forms of environmental cracking in H2S environments 2006-03-02发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员笋2006-09-01实施GB/T 4157-2006 目次前言.田1 范围-2 规范性引用文件-3 EC试验影响因素4 试剂25
2、材料性能6 试验容器和装置-7 试验溶液8 高温/高压试验.3 9 方法A:拉伸试验 5 10 方法弯梁试验1111 方法C:C形环试验HM 方法队双悬臂梁(DCB)试验. 附录A(规范性附录)处理硫化氢时的安全注意事项27附录B(规范性附录)EC试验方法的补充说明mI GB/T 4157-2006 目。吕本标准修改采用美国腐蚀工程师协会标准NACETM0177-1996(金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验。本标准与NACETM0177-1996的主要差异为:增加第2章，规范性引用文件;-一一取消NACE标准中英制单位。本标准代替GB/T4157-1984(金属抗硫化物应力腐蚀开裂
3、恒负荷拉伸试验方法。本标准与GB/T4157-1984比较主要变化如下:一一增加第2章引用标准;增加弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁(DCm试验。本标准附录A和附录B都是规范性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会归口。本标准起草单位:钢铁研究总院、中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司、宝山钢铁集团公司、冶金工业信息标准研究院。本标准起草人:玉琦、金明秀、周平、施岱艳、郭全宝、柳泽燕、冯超、王秦晋。本标准1984年2月首次发布。m山GB/T 4157-2006 金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验1 范围1. 1 本标准规定了在含硫化氢的酸性水榕液环境
4、中受拉伸应力的金属抗开裂破坏性能试验。对于SSC(硫化物应力腐蚀开裂)敏感性高的碳钢和低合金钢，通常在室温进行抗EC(环境开裂)性能试验。对于其他合金，EC敏感性与温度关系较复杂。1.2 本标准规定了试验使用的试剂、试样和设备、母材和试样的性能和需遵循的试验程序。本标准包括四种试验方法:方法A:拉伸试验;方法B:弯梁试验;方法C:C形环试验;方法D:双悬臂梁(DCB)试验。第1章至第8章给出了四种试验方法的通用说明。第9章至第12章给出了每类试样需遵循的试验方法。在每种试验方法(第9章至第12章)的开始部分给出了这种试验方法的适用性。关于试验结果的报告也进行了讨论。1. 3 金属可在常温常压或
5、高温高压下进行EC试验。1. 3. 1 对于常温常压下试验，试验程序可概述如下:施加应力的试样浸泡在含硫化氢的酸性水溶液环境中。通过施加合适增量的载荷获得EC数据。1.3.2 当试验温度大于270C，常压或高压下试验，第8章给出了一种替代试验技术。所有方法(A、B、C、D)都可采用这种技术。1. 4 安全警告:硫化氢是剧毒的气体，必须小心处理(见附录A)。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用
6、文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法GB/T 8650 管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法GB/T 10127 不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法GB/T 15970.5 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第5部分川、型环试样的制备和应用(GB/T 15970.5-1998,idt IS0 7539.5:1989) ASTMD 1193 试剂水3 EC试验影晌因素3.1 应力腐蚀试验结果的解释比较困难，本标准是苛刻的加速试验方法，因此使数据解释极其困难。检验在不同实验室中试验方法的再现性时，必须注意在加速试验中经常出现的几个不良副效应。3. 1. 1 HIC(氢致开
7、裂)和氢鼓泡可使试验环境产生破坏，特别对于通常不会遭受SSC的低强度钢。GB/T 4157-2006 HIC可通过目测和金相观察发现。鼓泡一般会在试样表面发现(关于这种现象的更多信息，见GB/ T 8650)。3. 1. 2 -些合金在实际使用中不腐蚀，而在试验环境中遭受腐蚀，从而使通常不发生EC失效的合金产生了EC破坏。这种问题对于马氏体和沉淀硬化不锈钢特别严重。3.2 在选择试验方法时，应考虑其他方面的问题:3.2. 1 材料的各向异性是一个重要参数，它影响材料力学性能和环境开裂敏感性。试样上的破裂路径应与实际部件上的相匹配。3. 2. 2 不同金属间电池效应可能增加或降低威性。在与电化学
8、性更活泼材料如碳钢和低合金性d感配JNJR剖plv-AHH11法性wud方匀比5验均果的试不结栩同料验时不材试。的tA民JV飞/乙ZZ验于11试3. 2.7 3.2.8 一些试3.2. 9 一些类4试jflJ4. 1. 1 4. 1. 2 试验用水阳来水。5 材料性能5. 1 按GB/T228标准混血果的平均值，确定屈服强度面5.2 材料的许多基本性能与EC敏J忌压缩率或预应变)应被确定，并记录在拉伸试担不同的材料，应作为不同材料进行试验。5. 3 可在暴露于试验环境前后，测量试样硬度。但不能在试样应力评价部位测量。、力学性能、热处理和加工过程(如冷 目中。对于化学成分相同，但热处理和微观结构
9、6 试验窑器和装置6:. 1 根据实际试样尺寸和加载装置确定试验容器的尺寸、形状和进口。6. 2 在试验前，容器应能除氧，试验期间能与空气隔绝。在硫化氢溢流管上使用出口捕集器，使试验容器保持25mm水柱压，防止氧通过小缝隙进入或通过气体管线扩散入(见附录B除氧原因)。6. 3 试验容器的体积应能保证与试样表面积对应的溶液体积在特定限度内，从而使pH值随时间的变GB/ T 4157-2006 化符合标准(见每种试验方法的规定)。6.4 试验容器应用在试验环境中呈惰性的材料制作。某些塑料容器可满足要求，其他塑料材料在初次使用时会使试验结果产生变化，这种变化会直到连续使用后停止。玻璃容器没有这种趋势
10、。6.5 如果不同种金属与试验环境接触，试样与不同材料的试验容器和装置应电绝缘。6. 6 应选择硬性电绝缘材料，在加载或弯曲试样时不会松弛或滑移。6. 7 电池效应6. 7. 1 有必要评价电池效应对EC的影响，例如不锈合金或耐蚀合金(CRAs)与钢组成电偶对(见3.2.2)。为了评价，用螺栓把表面积是、7 试验溶溜7. 1 溶液A是饱和抑。与下面的溶液B相t试验要求升高民中，要求试验溶加，主要是阳极过程的实际环境或预测最苛刻技术。8.2 与室温常压下试验相比，霞施高压下队缸明所有方面，但可根据当地的安全要隶嘘补充。因为在试法对气体补充和连续冒泡技术作了说明。硫化氢布将军布对环境腐蚀性影响受几
11、个因素的影响，包括试样腐蚀率和试验环境中硫化氢分压。可根据经验维持硫化氢分压，但有必要测量熔液或气相中硫化氢浓度，以保证要求的试验条件。在报告中必须注明这些信息。8.3 试验设备试验设备包含容器和附属设备，且能承受试验条件下的腐蚀和相应的压力，并有合适的安全系数。8. 3. 1 容器应装有热电偶或其他测量培液温度的方式、气体进口和出口、进口上插管和压力测量装置。8.3.2 如果使用连续气体冒泡技术，出口上方的冷凝器可限制榕液的损失。在温度超过500C和/或熔液少于200cm3时，这项措施非常有用。8. 3.3 为了安全，一般使用防爆片或减压阀。3 G/T 4157-2006 8.3.4 测压装
12、置的精度应达到最大系统压力的:Cl%。如果使用压力计，最大系统压力应大于满量程的20%，小于80%。图1和图2给出了用于各种试验方法的试验设备示意图。压力表进气口冷凝椿压力容器调节器图1方法A标准拉伸试验试验装置示意图出气冷凝器溶液。AOO 进气压力容器图2方法B标准弯梁试验、方法C标准C形环试验、方法D标准双悬臂梁试验试验装置示意图8.3.5 如果使用弹性橡胶密封材料，必须用独立测量方法验证在使用温度下耐硫化氢的程度。8.4 试验溶液根据试验规定的要求选择试验溶液，试验溶液通常含有浓缩到饱和浓度的氯化纳，允许缓冲酸化，与室温方法类似。8.5 试验气体试验气体一般是两种或多种气体混合物:硫化氢
13、、二氧化碳和惰性气体，如氮气或氧气。在低硫化氢分压下和无二氧化碳的惰性气体中试验，因为腐蚀产物可搭，要求谨慎说明。试验气体泪合物应储藏在标准气瓶中，并装有合适的压力调节器(通常为不锈钢)，以便满足试验要求的压力。对商业供给的?昆合气体，建议分析成分。8.6 试验程序除非有新要求或补充规定，室温下的试验程序是一样的:8.6.1 把试祥和试验溶液放入容器，然后密封并检验是否泄漏。通常用最大试验压力的1.5倍的惰性气体检验是否泄漏。8.6.2 加热时，试验海液膨胀，可能充满整个容器，会有爆炸的危险。试验溶液的体积应小于容器体积的75%。在温度超过225C时，应使用更大的安全系数(更小的总体积百分比)
14、。8.6.3 通过进气管，用冒泡惰性气体对试验溶液除氧，每升溶液最少1h。8.6.4 通过下述两种方法之一确定硫化氢分压:8.6.4.1 导入气体前加热容器8. 6. 4. 1. 1 关闭阀门，加热容器至试验温度。测量系统压力(试验溶液蒸汽压)P。8.6.4. 1. 2 导人气体到试验压力PT。4 GB/T 4157-2006 8.6.4. 1. 3 按公式(1)计算试验环境中硫化氢分压PH，s:PH,s = (PT - Pj) XH,s . ( 1 ) 式中:PT 总试验压力，单位为千帕(kPa); Pj 榕液蒸汽压，单位为千帕(kPa); XH2S 试验气体中硫化氢的摩尔分数。8.6.4.
15、2 容器加热前导入气体如果计算硫化氢分压的证明方法可以确立，那么可在容器加热前导人气体。8.6.5 根据要求补充气体，以便维持7.2要求的试验条件(主要是硫化氢分压)。当试验的耐蚀合金在硫化氢分压低于2kPa或试验的碳钢和合金钢在硫化氢分压低于100kPa时，以0.5cm3 /min 1. 0 cm3/min速度连续气体冒泡或每星期一次或两次的气体补充是十分必要的。在气体补充期间应避免榕液损失和氧的进入。8.6.6 根据使用的试验方法(A、B、C或D)确定试验时间。试验温度维持在规定温度的:!:30C，每天手工记录，或更短的时间间隔，数据记录仪记录。监控压力并每天记录。如果压力下降到要求压力的
16、40 kPa以下，必须补充气体。8.6.7 试验结束后，打开容器前通人惰性气体冷却至室温。使用外部加载装置时，如果可能，在冷却前应释放载荷。9 方法A:拉伸试验9. 1 方法A标准拉伸试验可评价在单轴拉伸加载下的金属抗EC能力。它提供了简单、应力状况明确的无缺口试样。方法A通常用断裂时间来确定EC敏感性。加载了特定应力级的拉伸试样给出了断裂/未断裂试验结果。当用不同的应力下对多组试样进行试验，可获得EC临界应力。这部分给出了室瘟和常压下的试验步骤。对于高温和高压下试验，第8章给出了特别说明。9.2 试样9.2.1 用于试验的材料的尺寸和形状经常限制试样的选择。取样方向影响试验结果，所以应注明。
17、9.2.2 拉伸试样的工作段(见图3(a) )应长25.4mm、直径(6.35土0.13)mm(见GB/T228)。也可使用长25.4mm、直径(3.81:!:0. 05)mm的非标准试样。加工后，放在干燥器或非阻化油中，以备试验。9.2.3 为了减小应力集中和圆角断裂，过渡圆弧半径应不小于15mm。降低圆角断裂的有效方法:a) 消除加工试样圆弧上的根切;b) 加工试样的工作段时，应稍微有一点锥度(0.05 mmO. 13 mm)，使工作段中间截面最小。9.2.4 试样的头部应足够长，保证与试验容器密封及与加载夹具的连接(见图3(b)。9.2.5 试样加工或打磨时，应避免过热和冷作硬化。最后两
18、道切削量要小于0.05mm。如果打磨不会使材料硬化，可以打磨。9.2.6 试样的表面粗糙度应不低于0.81m。如果能满足粗糙度要求，可使用机械抛光或电抛光。除了打磨外，任何抛光方法均应在试验报告中说明。在电抛光时，必须保证试样不吸氢。9.2.7 当试验材料的尺寸或形状不能满足标准拉伸试样尺寸时，可使用非标准试样。但是，非标准试样的断裂时间可能小于标准试样。使用非标准试样的试验报告应包含非标准试样的使用和尺寸。9.2.8 试样标记在试样的头部压印或振动刻写，但不能在工作段做标记。5 GB/ T 4157-2006 l一-(1尺寸D 标准试样口1町16.35土O.13 I? / + 小尺寸试样盯1
19、盯13.81士。.05( b ) 安装在试验容器中的拉伸试样图3拉伸试样9. 2.9 试样的清洗9. 2.9. 1 在试验前，应用溶剂对试样除油，再用丙酣清洗。9. 2. 9. 2 试样清洗后，不能触摸或污染试样的工作段。6 GB/T 4157-2006 9. 3 试验梅液9. 3. 1 试验溶液A为含有5%(质量分数)氯化铀和0.5%(质量分数)冰乙酸，用蒸馆水或去离子水配制。例如，50.0g氯化铀和5.0g冰乙酸溶解在945g蒸锚水或去离子水中。一般使用试验溶液A，除非要求使用试验溶液B。9.3. 2 当要求起始的pH值在3.43. 6之间时，使用试验溶液B。洛液B为含有5%(质量分数)氯
20、化纳、0.4%(质量分数)乙酸铀和0.23%(质量分数)冰乙酸，用蒸馆水或去离子水配制。溶液B应与试验溶液A一样，用硫化氢饱和。9. 4 试验设备9. 4. 1 许多用于应力腐蚀试验的应力加载装置和试验容器可用于方法A。相应的，下面的讨论着重于能满足试验项目和程序的设备特征。9. 4. 2 拉伸试验可使用恒载荷装置或持久载荷(试验环或弹簧加载)装置(见GB/T10127)。9. 4.3 当用持久载荷装置试验敏感的材料时，裂纹可能在局部产生并扩展，不贯穿整个试样(见9.7)。因此，为确定持久载荷试验结果的敏感性，要求对试样上非贯穿裂纹的表观进行检查。如果裂纹细小稀疏或被腐蚀沉积物覆盖时，确定敏感
21、性是很困难的。然而，恒载荷装置试验可完全区分材料的敏感性。试验结果不依赖于寻找非贯穿裂纹来确定材料的敏感性。9. 4.4 在液力测压计下能维持恒定的压力的静重力试验机，可用于恒载荷试验(见图4)。图4恒载荷(静重力)装置9.4.5 当夹具或试样的松弛仅引起施加载荷小的下降百分比时，持久载荷试验可用弹簧式加载装置或试验环进行。9.4. 5. 1 当使用试验环时，要求按以下步骤进行:9. 4. 5. 1. 1 校准前，对试验环进行预处理，用试验环最大额定载荷的110%进行加载，至少10次。9. 4. 5. 1. 2 拉伸试样上的载荷应在试验环的载荷范围内。选择相应的试验环，施加的载荷使环产生变形程
22、度应超过直径的0.6%，但不小于0.51mm。如果小于0.51mm或小于直径的0.6%，应校准变形、校准载荷和指定试验载荷。9.4.5.2 试验环变形程度大幅下降也许表明:a) 试样上有裂纹产生和扩展;b) 试样屈服;7 GB/T 4157-2006 c) 应力松弛。应考虑在试验期间或试验完成时测量试验环变形程度。9.4.5.3 当施加的应力在材料屈服强度的10%以内时，应监控变形程度。9.4.6 试样必须与任何接触试验榕液的其他金属电绝缘。9.4.6.1 试样周围的密封必须是电绝缘和气密的。但当试样位移时，密封引起的摩擦可忽略不计。9.4.6.2 在很多情况下，整个试验固定装置可能浸没在试验
23、榕液中，其上的加载夹具可用同种材料制造。如果使用了不同材料，必须与试样电绝缘。如果有要求，加载装置可涂镀不导电和不渗透的覆盖层。9.4.7 试验容器的体积应能保持每平方厘米试样表面积有30ml土10ml *容液。9.5 应力计算9.5.1 拉伸试样的加载载荷由公式(2)确定:P = SXA 式中:P 载荷;S 施加的应力;A一一一工作段的实际截面积。9.6 试验步骤9.6.1 测量试样工作段的最小直径，根据需要的应力级计算试样的载荷。9.6.2 拉伸试样清洗后，放入试验容器中。试验容器应密封，防止试验期间空气进入到容器中。( 2 ) 9.6.3 可在容器充入惰性气体前或后施加载荷。以屈服强度或
24、载荷的合适增量对拉伸试样加载。9.6.4 应小心加载，避免超过预定值。如果超过预定值，试验应在新的载荷下进行或放弃。9.6.5 应将除氧的试验梅液立即注入试验容器中，以至溶液/气体界面不与试样工作段接触。除氧溶液可在密封的容器中准备，以100mL/min的速度通入惰性气体，时间是每升溶液至少1h。一旦溶液在试验容器中，至少用惰性气体除氧20min。惰性气体除氧可确保在注入硫化氢时搭液无氧(见附录B)。在注入硫化氢前，如果其他除氧和转移方法可获得完全除氧条件，也可使用。当硫化氢进入试验容器时，氧污染很明显，恪液会变浑出(不透明)。硫化氢进入时试验梅液变得不透明，试验失效。试样应被移出和清洗，重复
25、试验梅液的补充、转移和除氧步骤。9.6.6 然后试验溶掖以(100200)mL/min的速度和每升溶液20min的时间进行硫化氢饱和。在试验期间，以低流速(每分钟几个气泡)维持硫化氢在试验容器和出口捕集器间连续流动。这维持了硫化氢浓度和微正压，阻止了空气通过小漏隙进入试验容器。9.6.7 试样断裂或通过720h.试验结束。9.6.8 需要时，可试验补充试样，确定最大未断裂应力。9. 7 破坏检查试验后，清洗未断裂试样的工作段表面，检查开裂迹象。注明有裂纹的试样。9. 7. 1 对于所有材料，破坏是:a) 试样完全断裂:b) 在完成720h试验时间后，在放大10倍下目测观察工作段裂纹。可使用金相
26、、扫描显微镜或力学试验研究技术确定工作段裂纹是否是由EC造成的。如果证明裂纹不是EC造成的，试样通过试验。9.7.2 使用电子计时器和微型开关记录断裂时间。8 GB/T 4157-2006 弹簧加载) -D ( 试验环(a) 试验报告试验后，每种应力水平下的断裂时间和未断裂数据或表面裂纹的目测观察结果应写入报告。报告中应有化学成分、热处理、力学性能和其他的数据和信息。表1给出了数据报告的推荐格式，数据也可在半对数坐标纸上给出(见图6)。持久载荷装置图59. 8 9.8.1 9.8.2 9.8. 3 额尔阻Mm照国堕100 90 80 70 60 50 (zrcCEE代倒黑理40 30 20 1
27、0 材料一一一一一一一一-一化学一一一一一一-一一力学数据一一一一一一其他9 log(断裂时间t小时J)施加应力-Iog(断裂时间)图6GB/T 4157-2006 委托单位:委托人:合金牌号.电话:表1试验报告(第1部分)方法A:拉伸试验委托日期:试验室:材料类型:化学成分(质量分数)/%Mn Si lrO NCM V Al Ti Nb N Cu 其他材料加工工艺过程、冶炼方法(如:OH、BOF、EF、AOD) 产品形式热处理(规定时间、温度、冷却方式)其他机械、热、化学、涂层处理b炉号/编号C P S 注:如果不按照本标准，应详细描述试验方法。a 熔炼过程-平炉COH)，氧气转炉(BOF)
28、，电弧炉(EF)，氮氧脱碳(AOD)。b 如:冷加工、电镀、渗氮、预应变等。10 GB/T 4157-2006 表1试验报告(第2部分)方法A:拉伸试验试验日期:试样尺寸:口标准口非标准恒载荷一口静载荷口液压持久载荷一口试验环口弹簧口试验后试验环挠度测量试验溶液:口溶液A口溶液B标称直径:口其他:口其他:标距:口其他溶液:i: 30C 时吼样方向置号编料+nd 唯RT备注(表面状热处理|态和硫化氢水平)a 取样位置:百半径心部、中，b 纵向或横向。一(QT)、二分之一10 方法B:弯梁试验、10. 1 方法B标准弯梁试验用于评价受拉w，暨唠辑同费铜有低合金钢在硫化氢的酸性水梅液中的抗开裂破坏性
29、能。本方法可评价材料存在应力集中时的EC敏感性。弯梁试样尺寸简单，便于试验小、局部和薄的材料。加载到特定挠度的弯梁试样，可给出破坏/未破坏试验结果。当在不同的挠度下试验多组试样时，可获得临界应力CSc)。本试验方法的试验溶液不含氯化铀。碳钢和合金钢的实验室数据与现场数据是相关联的。10 . 1. 1 这部分给出了室温和常压下的试验步骤。对于高温和高压下试验，第8章给出了特别说明。10 . 1. 2 方法B概括如下:10 . 1. 2. 1 本方法涉及对一组试样中每个试样施加弯曲应力，使之弯曲。然后把施加应力的试样暴露在试验环境中，确定开裂破坏(或未破坏)。可用这些数据计算Sc值。11 GB/T
30、 4157一200610. 1. 2. 2 本方法是低柔度试样的恒挠度试验，计算的应力称为伪应力，因此没有反映以下几点:a) 试样上的实际应力或应力分布;b) 与塑性变形相关的弹性偏差;c) 试样上一个或多个裂纹生长时的应力下降。因此，本方法不适于|明值应力的确定。10.2 试样10.2. 1 弯梁试样宽4.57mm士0.13mm、厚1.52 mm:!:O. 13 mm和长67.3mm:!: 1. 3 mm(见图7)。加工后，放在干燥器或非阻化油中，以备试验。两孔洞直径DH一J 大小尺寸口1口1L 67. 3:!: 1. 3 I 1. 52土0.13H w 4.57土0.13/_ H 1. 5
31、9 T D O. 71 圄7标准弯梁试样尺寸10.2.2 为确定材料敏感性，一般须在给定样品中取(l216)个试样。在试验报告中必须注明原材料上的取样位置和方向。10.2.3 把试样镜到近似尺寸，然后研磨到最终尺寸。每边最后两道的切削量限制在0.013mm(小心防止过热)。最后表面粗糙度为0.81m或更小。10.2.4 如图7所示，在试样的中间钻两个直径0.71mm孔，圆心距边缘1.59 mm，应在加工最终表面前钻孔。10.2.5 试样标记在距端头13mm区域内压印或振动刻写。10.2.6 试样清洗10.2.6.1 用240粒度砂纸手工打磨试样的表面和边缘，打磨方向平行于试样的轴向。10.2.
32、6.2 用溶剂给试样脱脂，并用丙酣清洗。10.2.6.3 清洗后，不能触摸或弄脏试样施加应力的部位。10.3 试验搭液10.3. 1 试验溶液是用蒸馆水或去离子水配置的0.5%(质量分数)的冰乙酸溶液。例如，5.0g冰乙酸溶解在995g蒸榴水或去离子水中。不添加氧化铀。10.3.2 本方法未对试验洛液A和B的使用标准化。10.4 试验设备10.4. 1 许多用于应力腐蚀试验的应力加载装置和试验容器可用于方法B。相应的，下面的讨论着重于能满足试验项目和程序的设备特征。10.4.2 试验使用三点弯曲的恒挠度装置(见图的。10.4.3 浸没在试验搭液中的试验装置应耐一般腐蚀(一般用UNSS31600
33、(OCrl7Ni12Mo2)不锈钢)。接触试样的装置部件必须电绝缘。GB/T 4157-2006 10.4.4 挠度计的刻度为0.0025 mm。通过独立的或与加载装置一体的量具确定试样挠度。在设计适合特定情况下的挠度计时，应能测量试样中间的挠度。10.4.5 试验容器10.4.5. 1 试验容器的体积应能保持每平方厘米试样表面有30mL士10mL榕液。推荐试验容器的最大体积为10L。10.4.5.2 为阻止氧污染试验港液，在容器的进口和出口安装阀门。10.4.5.3 在试样的下面安装烧结玻璃制成的起泡器，用于引进惰性气体和硫化氢气体。气泡不能冲击试样。10.5 挠度计算10.5.1 在梁挠度
34、计算中使用了材料的估计伪应力(Sc)。对于碳钢和低合金钢，洛氏硬度HRc在2224时，Sc值在69MPa附近。当硬度增加时，Sc值一般会下降。10.5.2 把估计的Sc值的选择范围作为伪应力计算梁试样的挠度。10.5.3 对于每一个伪应力值，用公式(3)计算试样挠度:式中:D一一一挠度;S一一伪应力;L一一-梁长度;E一弹性模量;t一一梁厚度。D = SV/6Et . ( 3 ) L和t值在图7中给出。公式假定试样处于弹性状态，忽略了孔洞附近的应力集中和高应力下试样的塑性。10.6 试验程序10.6. 1 测量试样尺寸，用伪应力预期值计算挠度。10.6.2 通过弯曲试样施加应力，表盘式测量计和
35、装置的最小刻度为0.0025 mm。为避免超过预期值，应小心弯曲。如果超过了预期挠度，可在更高的挠度下进行试验或放弃试验。10.6.3 施加应力的试样清洁后，放入试验容器。10.6.4 试验容器立即注入除氧的试验洛液并密封。除氧试验珞液在密封容器中制备，以100mL/min 的速度通入惰性气体，时间是每升榕液至少1h。试验榕液)旦放入试验容器中，应至少通入惰性气体20 mino然后试验溶液以100mL/min200 mL/min的速度和每升熔液20min的时间进行硫化氢饱和。试验期间，对试验容器中的硫化氢定期补充，每升溶液补充时间20min 30 min，速率为100 mL/min200 mL
36、/min，每周三次。在每周的第一天、第二天和第五天补充。10.6.5 试样断裂或达到720h，试验结束。10.6.6 为较准确的确定Sc值范围，有必要附加试样和重复试验。10.7 破坏检查10.7. 1 利用低倍双目显微镜目测确定裂纹的出现。如果试样只有一个或几个裂纹，试样形状可以发生显著变化，主要是扭曲，这有助于识别裂纹试样。然而，如果有许多裂纹存在，则形状变化不明显。因为腐蚀产物也许覆盖裂纹，必须仔细检查。为了确定裂纹，也许有必要进行机械清洗或金相检查。13 GB/T 4157-2006 L 严_#.:tt._t.J/ / 螺塞F-仁二B一玻璃珠槽不锈钢螺栓K玻璃珠直径N试样螺纹孔两个玻璃
37、管外径8mm、内径6mm、长J尺寸大小口1口1A 15. 9 B 31. 75 :1: 0. 13 C 95.3 E 25 . 4 F M12 X 1. 25 c, 25 J 19 K M6 X40 M 1. 6 N 6. 0 P 6. 1 R 3.3 a 与商用尺寸相同。( b ) 照片(a) 尺寸图8典型弯梁试样加载装置10 . 7. 2 试样开裂造成破坏。相应地在试样暴露后，清洗试样的表面，用手对试样进行20度的弯曲，在放大10倍下目测裂纹是否存在。发现裂纹存在，认为试样被破坏。10 . 8 试验报告10 . 8. 1 提供破坏/未破坏数据和伪Sc应力值。断裂时间是可选的。10. 8.
38、2 按公式(4)计算临界应力Sc:Sc(Psi) = 14 L; S(Ps;) 一一一十2L;T104 n . ( 4 ) 式中:S一一用于计算梁挠度的标称外部轴向伪应力(PS;); T一一试验结果(例如，十l为通过，-1为破裂); 一一用于试验的试样总数量。注:如果希望Sc是公制单位，首先应用P划单位计算，然后转换为需要的单位。GB/T 4157-2006 在使用这种方法时，那些超过ScX 104值:!:210MPa的伪应力应被去除。10.8.3 化学成分、热处理、力学性能和其他数据应在报告中给予说明。10 . 8. 4 表2给出推荐的数据报告格式。门方法C:C形环试验11. 1 方法C标准
39、C形环横向试验。C形环的EC断裂/未断裂结果。当这部分给出了室11. 2 试样11. 2. 1 使用与不推荐使用外径/了典型的C形环4.i-。图9C形环试样尺寸EC性能。特别适于管和棒的应力水平的C形环给出了力。出了特别说明。的范围内变化，但准确性。图9给出11. 2. 2 周向应力可沿环的宽度上变化;变化范围取决于宽度/厚度(!t)和直径/厚度Cd!t)比值。w/t比值应在210之间，d/t比值在1O100之间。11.2.3 加载螺栓装置的材料应与试样相同或它们之间电绝缘，以避免电池效应。除非希望有电池效应。11. 2. 4 机加工要求:最后两道的切削量不超过0.05mm，加工完成后主表面的
40、粗糙度为0.81m或更小。加工后，放在干燥器或非阻化油中，以备试验。为了达到腐蚀试验的目的，通常使用高质量机加工表面。然而，管材或棒材的成品表面也可用于C形环试样的评价。除了机械抛光以外，使用任何抛光工序必须在试验报告中说明。15 G/T 4157-2006 表2试验报告(第1部分)方法.弯梁试验委托单位:委托日期:委托人:电话:试验室:合金牌号:材料类型:化学成分炉号/编号(质量分数)/%C Mn Si P S Ni Cr Mo V Al Ti Nb N Cu 其他材料加工工艺过程、冶炼方法(如:OH、BOF、EF、AOD) 产品形式热处理(规定时间、温度、冷却方式)其他机械、热、化学、涂层
41、处理b注:如果不按照本标准，应详细描述试验方法。a 熔炼过程:平炉(OH)，氧气转炉(BOF)，电弧炉(EF)，氧氧脱碳(AOD)。b 如:冷加工、电镀、渗氮、预应变。16 试验日期:试样尺寸z口标准口非标准试验设备:口统计在值试验溶液:口液压A口溶液B表2试验报告(第2部分)方法B:弯梁试验标称直径:口其他溶液:口出口捕集器隔绝氧口温度维持在24C士3C口温度土3C试样性能伪应力值(断屈c抗取b延面材料编号位a样rt 拉伸收硬方强强率缩度置断裂时间(h)度度( ) 向% 率( ) ( ) NF=720 h未断裂% 注:如果不按照本标准，应详细描述试验方法。GB/T 4157-2006 标距:
42、溶液pHd 备注(表面状热处理态和硫开士H 化氢水始束平)a 取样位置:管材一一外壁(OD)、中壁(MW)或内壁(lD);实心体一一表面(S)、厚度四分之一(QT)、二分之一半径心部、中心、边缘。b 纵向或横向。C 括号内单位为公制，除非有其他说明，屈服强度为0.2%塑性变形的应力。d 应为在试样未破坏的最大应力下pH值。11. 2. 5 试样标记可在试样端部压印或振动刻写。11. 2. 6 试样清洗11. 2. 6. 1 试验前，试样用溶剂脱脂和丙酣清洗。11. 2. 6. 2 清洗后，试样的试验部位不能触摸或弄脏。11. 3 试验榕液11. 3. 1 试验榕液A含有5.0%(质量分数)氯化
43、铀和0.5%(质量分数)冰乙酸，用蒸馆水或去离子水配制。例如，50.0g氯化纳和5.0g冰乙酸溶解在945g蒸锢水或去离子水中。一般使用试验溶液A，除非要求使用试验榕液B。11. 3. 2 要求起始的pH值在3.43. 6之间时，使用试验溶液B，含有5.0%(质量分数)氯化锅、0.4%(质量分数)乙酸饷和0.23%(质量分数)冰乙酸，用蒸馆水或去离子水配制。溶液应与试验熔液A一样，用硫化氢饱和。11. 4 试验设备11. 4. 1 为了给C形环试样施加应力，试验设备应包含测量精度为0.025mm的量规或等效量具、适合加载螺栓装置的扳手和固定装置。在通过加载螺栓或C形环端部进行加载时，C形环试样
44、应被固定。不能在C形环的中间试验段固定。11. 4. 2 试样的支承方式应使受力部位只与腐蚀介质接触。11.4.2. 1 支承装置应用与试验介质相容民日才料制造。11.4.2.2 应避免试样、支承装置和容器间的电池效应。例如，用套管或垫圈在C形环和支承装置间绝缘。17 GB/T 4157-2006 11. 4. 3 试验容器11.4.3. 1 试验容器的体积应能保持每平方厘米试样表面有30mL土10mL榕液。11.4.3.2 在试样的下面安装烧结玻璃制成的起泡器，用于引进惰性气体和硫化氢气体。气泡不能冲击试样。11. 5 挠度计算11. 5. 1 为了获得C形环试样上的预期应力，用公式(5)计
45、算挠度:式中:D 通过螺栓孔试样的挠度;d一一试样外径;E 弹性模量。(CRAs)弹性极限比规曲线和C形环的应变-11 . 5. 1. 2 为了100S 度。这种关系不是卫，11. 5. 2 把电阻应Att每个C形环去应变计和残留陆11. 6 试验程序11 . 6. 1 测量试11. 6. 2 通过加载1在螺栓轴中心果超过了预期挠度t且，11 . 6.4 试验容器立的速度通入惰性气体，20 mino然后试验溶液以11.6. 5 在试验期间，以低耐这样维持了硫化氢浓度和微11. 7 破坏检查D一d(d-t)S-4tE . ( 5 ) 对EC敏感性翩翩力C形环试静静陆瞌革命嗣苦奋裂或有明显断裂的方
46、法。然而，较高抗EC性能的合金，常常开裂最初缓慢，并且难于发现。小裂纹可以在许多部位开始，并被腐蚀产物所掩盖。通过在放大10倍下检查，最好把发现的第一条裂纹作为破坏判据。一个暴露裂纹的替代方法是对暴露后的C形环试样施加试验应力以上的应力，由EC造成的裂纹和机械破坏造成的裂纹的断裂表面特征是不同的。11. 8 试验报告11 . 8. 1 提供每种应力水平下的断裂/未断裂数据，如果记录了断裂时间，也应提供。11. 8. 2 化学成分、热处理、力学性能和其他数据应在报告中给予说明。11. 8. 3 表3给出推荐的数据报告格式。GB/ T 4157-2006 12 方法D:双悬臂梁(DCB)试验12.
47、 1 方法D标准双悬臂梁(DCB)试验可以测量金属材料的抗EC扩展性能，通过使用延迟裂纹类型的断裂力学试验，获得临界应力强度因子，SSC为K1缸，EC为KIEC。方法D不依赖是否有点蚀坑和/或裂纹产生，因为在正常试验中一般都有裂纹产生。对于碳钢和低合金钢的SSC试验，这种方法所需时间很短。方法D直接给出了裂纹扩展速率值，不再用断裂/未断裂结果进行评价。本章说明了室温和常压下DCB试验的步骤和KISSC的计算。在高温高压下试验，必须遵循第8章的特殊规定。计算应力强度因子写作KlEC。计算KlEC的公式与下面的计算KI町的公式相同。然而，下面关于SSC条件下材料行为的描述与一般EC条件下的描述不相
48、符。12.2 试样12.2. 1 标准试样称为DCB试样，棋块使用与试样相同或同类材止在模入时的磨损。为降低a b ( a) 设计图10DCB试样块对试样加载(见图10b)。双斜面来增加其硬度，这样有助于防保护模块。注:t必须能提供足够的悬臂位移。( b) 双面模块19 GB/T 4157-2006 12.2.2 标准试样厚度应为9.53mm，图10a给出了完整的尺寸。当试验的材料太薄不能满足要求时，可以考虑图中注明的其他厚度。一些碳钢和低合金钢的小尺寸试样比标准试样Kr旺值低，观测到的差异高达37%。有必要进一步研究以量化这种影响。12.2.3 如果管材产品的外径和壁厚比值大于10，可用管材原厚度制样。边槽应为壁厚的20%，这样可以保证梁腹厚度(Bn)为壁厚的60%。12.2.4 加工边槽时必须避免过热和冷作硬化。最后两道切削量应为0.05mm。如果研磨不会使材料硬化，也可使用这种方法。表3试验报告(第1部分)方法C:C形环试验
