(高清版)GBT 15970.11-2022 金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗 第11部分：金屬和合金氫脆和氫致開裂試驗指南

Guidelinesfortestingtheresistanceofm國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I本文件等同采用ISO7539-11:2013《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第11部分：金屬和合金Ⅱ 1金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第11部分：金屬和合金氫脆ISO7539-7金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(CorrosionofISO17081氫滲透的測量方法和用電化學(xué)法測定金屬中的氫吸收和遷移(Methodofmeasurementofhydrogenpermeationanddeterminationofhydrogenuptakeandtra23的電化學(xué)方法(ISO17081)在測量吸氫量和氫擴散方面具有指導(dǎo)性。與氫脆和氫致開裂有關(guān)的其他試驗方法，主要用于系統(tǒng)特定的應(yīng)用，可見參考文獻的補充列表。在許多應(yīng)用中，負載和環(huán)境暴露條件足夠簡單，標準的目的也受到限制，因此附加的測試準則并不關(guān)鍵。然而，對于非規(guī)范性的測試方法，在定義測試時需要考慮第4章中提出的問題。5.2試樣類型試樣類型的采用取決于與預(yù)期的顯著表面缺陷及其隨時間演變有關(guān)的設(shè)計和維護理念。超出屈服強度的高局部應(yīng)力外，缺口或預(yù)裂試樣還有一個附加靜應(yīng)力分量使氫局部化。因此，氫的濃度是局部增加的。然而，缺口在深度、根部半徑是各種各樣的，在焊接的情況下，根部相對于熱影響區(qū)(HAZ)的位置也是不定的。關(guān)于這種測試的研究還不夠充分，也沒有任何指南。關(guān)于缺口細節(jié)，目前沒有氫脆測試國家標準，也沒有可用的指南。缺口明顯會增加失效的可能性。預(yù)制裂紋試樣可用于分級，但通常還是用于獲得臨界應(yīng)力強度因子和裂紋擴展數(shù)據(jù)。5.3試驗時間5.3.1測試持續(xù)時間宜基于4.2中的原則和考慮因素，但為確保有充分的吸氫，需要進行適當(dāng)?shù)念A(yù)充氫。在某些情況下，如陰極極化，利用含有效擴散系數(shù)的菲克第二定律，可以相對直接地獲取氫濃度隨時間的近似變化。圖1展示了陰極充氫過程中典型的慢應(yīng)變速率拉伸圓柱形試樣中氫濃度隨時間的變化。其中，a為圓柱半徑，r為至表面的距離，C為r處的平均氫濃度，C:為表面氫濃度，t是無量綱時間(t·D./a2),Da是有效擴散系數(shù)，t為時間。 0.00730.01460.0879 XX——r/a。圖1基于菲克定律的實心圓柱試樣中氫在歸一化深度下的分布這些曲線顯示了歸一化時間z(t·De/a2,其中a是圓柱半徑)的不同值。測試持續(xù)時間或預(yù)充氫時間可能是為了達到穩(wěn)態(tài)氫濃度，但由于在這些類型的測試中裂紋通常從表面開始，裂紋失穩(wěn)擴展的臨界缺陷尺寸可能較小，在r/a為0.2時，可選擇與表面某一距離(如80%)接近的值。后者有一個判斷因素代表了保守和實際測試時間之間的平衡。圖2展示了基于菲克定律的板狀試樣中的濃度分布。在忽略裂紋的情況下，這些曲線可用作評估緊湊拉伸試樣的全厚度充氫程度4c/5.GB/T15970.11—2022/ISO7539c/5.的基礎(chǔ)。這可以用來指導(dǎo)預(yù)充氫。Y0X——x/L;圖2在X=1.0位置處，氫主要來自外表面的板狀試樣中的5.3.2氫在金屬中的有效擴散系數(shù)是吸氫的函數(shù)，如圖3所示，由于氫陷阱占據(jù)率不同，因此也與暴露條件有關(guān)。測量宜在與實際相近的暴露條件和溫度下進行，而不能隨意從文獻中摘錄。ISO17081給出了測量指南。Y圖323℃下super13Cr不銹鋼的D計算值隨亞表面氫濃度C?的變化曲線5充氫后測試，以驗證是否為局部吸氫。Y0.00240.0028X4——22Cr;5——C-276;6——AISI300;圖4陰極保護下各種耐蝕合金有效擴散系數(shù)的溫度相關(guān)性，用于說明不同合金類型的有效擴散系數(shù)范圍6調(diào)的是，輸送含硫原油或天然氣的管道外表面可能受到陰極保護或者可能有焊接與暴露于外部氫源的情況相結(jié)合時，確定適當(dāng)?shù)臏y試時間就更為困難。一種嚴苛的分級測試而應(yīng)用，但很容易忽略的是，這種動態(tài)應(yīng)變可能在服役過程中產(chǎn)生，至少是暫時在使用中可能遇到的通常定義不明確的動態(tài)應(yīng)變。因為脆化的敏感性可能因加載5.4.2.1測試宜參照ISO7539-7或NACE/TM0198,并以漸增位移形式(或某些情況下漸增載荷形Y——斷面收縮率(%);(例1與應(yīng)力腐蝕環(huán)境更相關(guān)，例2與充氫環(huán)境更相關(guān))7圖6展示了AISI4340鋼在海水中腐蝕的位移速率敏感性。對于該系統(tǒng)，氫的來源極有可能在8X位移速率下進行，以獲得最小的Kisc(Km)。階梯漸增載荷試驗是一個有用的初步測試，可以給出閾值的近似值。這給出了緩慢增加位移或增加載荷試驗開始時初始K值的指導(dǎo)。在這些測試中，需要確定Kisc可接受值。5.4.3.3值得注意的是，Krsc(Km)的測定可以用DCB或楔形張開式加載(WOL)試樣這種K值減小于線性彈性斷裂力學(xué)(LEFM)概念的分析是不適用的。作為近似方9[1]ISO3690Weldingandlliedprocesses—Determinationofhydrogencontentina[2]ISO7539-6Corrosionofmetalsaanduseofprecrackedspeci[3]ISO7539-9Corrosionofmetalsaanduseofpre-crackedspecimensfo[4]ISO11782-1Corrosionofmetal[5]ISO11782-2Corrosionofmetalspropagationtestingusingpre[7]ISO/TC2/SC1Mechanicalproperties[10]ISO2626Copper—Hydrogenembrittlemen[12]ISO/TC44/SC10Unificationofrequirementsinthefieldofmetalweld[13]ISO/TS17844Welding—Collectionofmethodsforavoidanceofhydrogen[15]ISO11114-4Transportablegascylinders—Compatibilitwithgascontents—Part4:Tbothmetallic-coatedanduncoatedexternally[19]ISO15724Metalli[21]ISO9587Metallicandotherinorganiccoatings—Pretreatheriskofhydrogenembrittlement[22]ISO9588Metallicandotherinorganiccoatings—Post-coattoreducetheriskofhydrogenembrittlement[23]ISO12683Mechanicallydepositedcoatingsofzinc—Specifi[24]NACETM0284-96EvaluationofPipelineandPressureVess[25]NACETM0177-96Laboratorytestingofmetalsforresistanceto[28]ASTMB577-93(2004)Standardtestmethodsfordetectionofcuprousoxidternallythreadedarticles,fastenersandrod-inclinedwed[30]ASTMF326-96(2006)Standardtestmethodforelectronicmeaternallyandinternallythreadedfaste[33]ASTMF1459-06Standardtestme[34]ASTMF1624-06Standar[36]ASTMG142-98(2004)Standardtestmethodfordeterminationofstoembrittlementinhydrogencont