H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC）
H.7.1概述
对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。
对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平。随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。对低合金钢有时需要更高的温度。控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACE RP 0472中有详细描叙。
H.7.2基础数据
表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。
H.7.3确定环境苛刻度
如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。
H.7.4确定对SCC的敏感性
用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。按图H-5中流程来确定硫化物应力腐蚀的敏感性。
＞9.0 低中高高
表H-10 SCC敏感度
环境苛刻度
焊接时焊缝最大布氏硬度PWHT后最大布氏硬度
＜200 200-237 ＞237 ＜200 200-237 ＞237
高低中高无低中
中低中高无无低
低低低中无无无
H.8在硫化氢条件下的氢致开裂和定向应力氢诱导开裂（HIC/SOHIC-H2S）
H.8.1概述
氢致开裂可以定义为金属内部不同平面上或金属表面的邻近的氢鼓泡的相互连接而逐步形成的内部开裂。形成HIC不需要有外部作用压力。开裂的驱动力是由于氢鼓泡内部压力的累积而在氢鼓泡周围形成的高压。在这些高压区之间不同的平面上的鼓泡相互连接，从而导致刚才内部裂纹的产生和发展。
鼓泡内压力的累积与钢材中氢的固溶量有关。钢中氢的来源是钢与湿硫化氢反应产生的。在这个反应中必需有水的存在，氢的固溶量与两个环境参数有关pH值和水中的H2S 含量。典型地，人们发现钢中氢的固溶量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中增加。在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二硫化物离子。在高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。目前已知氢渗透随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。含有50 ppm H2S这样小浓度的水也发现足以引起HIC。
氢鼓泡是钢中的一些平坦的、充满氢的、不连续的孔洞（如：气孔、夹杂、分层、硫化物夹杂）。鼓泡经常产生在轧制厚钢板中，特别是那些由于硫化物夹杂被拉伸后而产生的带状微观结构。由于氢鼓泡而引起的对HIC的敏感性主要与厚钢板的质量有关，也就是钢板中夹杂物不连续的数量、面积、和形状。对此，钢中的硫含量是关键的材料参数。降低钢的硫含量可以减轻钢对氢鼓泡和对HIC的敏感性。加入钙来控制硫化物形式一般来说是有利的。
SOHIC可定义为大量的小的鼓泡由于氢致开裂在局部的高拉应力作用下在钢板厚度方向上的联合。SOHIC是HIC的一个特别形式，经常出现在母材的焊缝和热影响区附近，因为在压力作用（来自内部的压力）和焊后残余应力的联合作用下，在此处产生了最大的应力。由于HIC厚钢板的质量是对SOHIC敏感性的关键参数。另外，通过PWHT可以减轻SOHIC的产生和强度，但不能消除它。应力作用的水平也影响着SOHIC的发生和强度。HIC/SOHIC板材制品中出现得较为突出，但曾经有少数报道在管材中也有类似现象，通常在那些输送氢的较为苛刻的环境中。
H.8.2基础数据
表H-11中列出的是预测碳钢设备和管线对HIC/SOHIC敏感性所需的数据。如果无法得知准确的工艺参数，则需请知识渊博的工艺工程师来获得最佳的估计。如果钢板中的硫含量不知道，则需请知识渊博的材料工程师来估计钢的质量。
表H-11 分析HIC/SOHIC-H2S所需的基础数据
H.8.3确定环境苛刻度
如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC/SOHIC没有敏感性。如果有水存在，则用从表H-12中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-13中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。
*如果有氰化物存在，在pH＞8.3和H2S浓度大于1000 ppm时SCC的敏感性将增大。H.8.4确定设备HIC/SOHIC的敏感性
对于用钢板焊接或卷制而成的设备和大直径管线，用从表H-12中确定的环境苛刻度和表H-11中列出的关于钢板中硫化物含量和焊后热处理的基础数据，从表H-13中确定HIC/SOHIC的敏感性。小直径的设备和管线通常被认为HIC/SOHIC敏感性较低，除非在它没有进行过焊后热处理并暴露在高苛刻度环境的情况外。此情况下应认为它具有中等敏感性。图H-6是确定对HIC/SOHIC敏感性的步骤流程图。
表H-12 环境苛刻程度
水的pH值
H2S浓度
＜50ppm 50-1000ppm 1000-10000ppm ＞10000ppm ＜50ppm
＜5.5 5.5-7.5
7.6-8.3
8.4-8.9 ＞9.0 低
低
低
低
低
中
低
中
中
中
高
低
中
中a
高a
高
中
中
高a
高a
低
低
低
低
低
如果有氰化物存在且当pH值＞8.3和H2S浓度高于1000ppm时将对SCC的敏感性增加一个等级。
表H-13 HIC/SOHIC的敏感性
环境劣度
高硫钢a
S＞0.01%
低硫钢b
S＝0.002-0.01%
超低硫钢c
S ＜0.002
焊接焊后热处理焊接焊后热处理焊接焊后热处理
高中低高
高
中
高
中
低
高
中
低
中
低
低
中
低
无
低
低
无
b．典型地包括A70、A201、A212、A285、A515和1990年以前的大多数A516。a．典型地包括20世纪80年代的早期添加了钙的A516（HIC）钢。
C．典型地包括20世纪90年代的后期A516（HIC）钢。
11 关于SSCC问题的问答
2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。由于国情不同和国外专家有所保留，这篇资料的有些内容不太全面。
注：问----中石化各公司代表提问答----霍普金申
问89：加氢装置硫化氢腐蚀开裂和氢鼓泡的重点部位？
答在硫化氢和水共存的部位都发生湿硫化氢应力腐蚀。
问90：是否在pH<5时才会发生硫化氢应力腐蚀？
答不是，在pH的任何范围内都会发生应力腐蚀。加氢裂化注胺，pH9~12仍会发生硫化氢应力腐蚀，这是H2S和Cl-对奥氏体的破坏，不依赖于pH ，但有时在开裂尖端的pH小于7。
问91：谈谈16Mn钢的使用。
答用在硫化氢的环境下，钢中夹带S容易导致硫化氢开裂。
分馏塔内1%~2%的H2S问题不大，但是分馏炉则不行。
问21：压力容器检测用荧光粉针对H2S、湿H2S环境下检查压力容器检查什么内容，周期如何？
答湿荧光粉，第一次检查无裂纹可5年每次，如果发现裂纹，则需要频繁检查。
问22：在H2S环境下，用CS材质，H2S浓度一般不超多少？
答小于50ppm，大于则要检查。
问23：低强度合金钢在H2S环境下的H2S浓度要求？
答焊后处理得好，可耐浓度高些，主要是检查焊缝，但在H2S环境下不得打硬度，不得动焊缝。H2S应力腐蚀有一个临界温度，Cr9Mo、Cr5Mo在500~600°F以上，CS在500~600°F以下。
问49：同时存在硫化氢和氯离子，怎么办？
答硫化氢腐蚀发生在碱性溶液，氯离子在这样的环境中不腐蚀。氯离子在酸性溶液中腐蚀，而硫化氢在酸性溶液中不腐蚀。HIC大多发生在酸性条件下，在碱性条件下也发生。酸性条件下氯离子对SS有腐蚀，碱性条件下氯离子不会对316腐蚀。
问63：微量硫化氢会造成球罐产生裂纹吗？
答热处理过的球罐再存液化气是，对S含量要求小于50ppm。否则要用涂料。
问64：球罐的大型化？
答 8000方要用合金钢的话，强度高，应力水平高。对H2S的风险大，尽量不用。
1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理 阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。钝化膜破坏以后，可以再钝化。若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。 氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。
2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图
3．氢鼓泡产生机理，文字图 通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核. 图5 氢鼓泡形核、长大示意图 (a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位 团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进 入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹 首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P129 5．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类
金属疲劳、应力腐蚀试验及宏观断口分析 在足够大的交变应力作用下，由于金属构件外形突变或表面刻痕或内部缺陷等部位，都可能因较大的应力集中引发微观裂纹。分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹。已形成的宏观裂纹逐渐缓慢地扩展，构件横截面逐步削弱，当达到一定限度时，构件会突然断裂。金属因交变应力引起的上述失效现象，称为金属的疲劳。静载下塑性性能很好的材料，当承受交变应力时，往往在应力低于屈服极限没有明显塑性变形的情况下，突然断裂。疲劳断口（见图1-1）明显地分为三个区域：裂纹源区、较为光滑的裂纹扩展区和较为粗糙的断裂区。裂纹形成后，交变应力使裂纹的两侧时而张开时而闭合，相互挤压反复研磨，光滑区就是这样形成的。载荷的间断和大小的变化，在光滑区留下多条裂纹前沿线。至于粗糙的断裂区，则是最后突然断裂形成的。统计数据表明，机械零件的失效，约有70%左右是疲劳引起的，而且造成的事故大多数是灾难性的。因此，通过实验研究金属材料抗疲劳的性能是有实际意义的。 图1-1 疲劳宏观断口 一﹑实验目的 1.了解测定材料疲劳极限的方法。 2.掌握金属材料拉拉疲劳测试的方法。 3.观察疲劳失效现象和断口特征。 4.掌握慢应变速率拉伸试验的方法。 二、实验设备 1.PLD-50KN-250NM 拉扭疲劳试验机。 2.游标卡尺。 3.试验材料S135钻杆钢。 4.PLT-10慢应变速率拉伸试验。 三﹑实验原理及方法 在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值为应力比： max min σσ= r （1-1） 称为循环特征或应力比。在既定的r 下，若试样的最大应力为max 1σ，经历N 1次循环后，发生疲劳失效， 则N 1称为最大应力r 为时的max 1σ疲劳寿命（简称寿命） 。实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力max σ与寿命N 的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N 曲线。碳钢的S-N 曲线如图1-2所示。由图可见，当应力降到某一极限值r σ时，S-N 曲线趋 近于水平线。即应力不超过r σ时，寿命N 可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标r 表示循环特征。 实验表明，黑色金属试样如经历107次循环仍未失效，则再增加循环次数一般也不会失效。故可把107 次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限r σ。而把N 0=107称为循环基数。有色金属的S-N 曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平，通常规定一个循环基数N 0，例如取N 0=108，把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。
硫化氢（H2S）的特性及来源 1.硫化氢的特性 硫化氢的分子量为34.08，密度为1.539mg/m3。而且是一种无色、有臭鸡蛋味的、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的酸性气体。 H2S在水中的溶解度很大，水溶液具有弱酸性，如在1大气压下，30℃水溶液中H2S饱和浓度大约是300mg/L，溶液的pH值约是4。 H2S不仅对人体的健康和生命安全有很大的危害性，而且它对钢材也具有强烈的腐蚀性，对石油、石化工业装备的安全运转存在很大的潜在危险。 2.石油工业中的来源 油气中硫化氢的来源除了来自地层以外，滋长的硫酸盐还原菌转化地层中和化学添加剂中的硫酸盐时，也会释放出硫化氢。。 3.石化工业中的来源 石油加工过程中的硫化氢主要来源于含硫原油中的有机硫化物如硫醇和硫醚等，这些有机硫化物在原油加工过程进行中受热会转化分解出相应的硫化氢。 干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，H2S只有溶解在水中才具有腐蚀性。 硫化氢腐蚀机理 1.湿硫化氢环境的定义 (1)国际上湿硫化氢环境的定义 美国腐蚀工程师协会（NACE）的MR0175-97“油田设备抗硫化物应力开裂金属材料”标准: ⑴ 酸性气体系统：气体总压≥0.4MPa，并且H2S分压≥ 0.0003MPa； ⑵ 酸性多相系统：当处理的原油中有两相或三相介质（油、水、气）时，条件可放宽为：气相总压≥1.8MPa且H2S分压≥0.0003MPa；当气相压力≤1.8MPa且H2S分压≥0.07MPa；或气相H2S含量超过15%。(2)国内湿硫化氢环境的定义 “在同时存在水和硫化氢的环境中，当硫化氢分压大于或等于0.00035 MPa时，或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量大于或等于10×10-6时，则称为湿硫化氢环境”。 (3)硫化氢的电离 在湿硫化氢环境中，硫化氢会发生电离，使水具有酸性，硫化氢在水中的离解反应式为：
关注碱性应力腐蚀开裂 碱溶液中的腐蚀 在室温下，对于各种金属和合金，包括碳钢在内，在任意浓度的碱溶液（如氢氧化钠或者氢氧化钾）中的腐蚀，是较为容易控制的。随着温度和浓度的增加，腐蚀也将随之增强。考虑腐蚀的影响，碳钢的有效安全使用限制温度大约是150℉/65℃。读者从图1的曲线中可以看到碳钢的安全温度限制。相比于碳钢，不锈钢抵抗一般性腐蚀的能力更强；在大约接近250℉/121℃的温度下才发生碱性应力腐蚀开裂。 一般而言，随着含镍量的增加，金属抵抗碱溶液腐蚀的能力增强。碱性应力腐蚀开裂的敏感性主要取决于合金成分、碱浓度、温度和应力水平。对于一般开裂机理，都存在一个裂纹发生的临界应力值。不幸的是，现在还没有精确的获得在高温碱性环境下的高含镍量合金的临界应力值。由于600合金在压水反应堆蒸汽发生器传热管中的大量使用，已经获得了许多600合金在碱性环境下的数据。200合金（纯镍）除了在极其恶劣的碱性环境，包括熔盐的情况下，一般是不会发生腐蚀的。 合金抗碱溶液腐蚀的能力 碳钢和低合金钢 任意浓度的氢氧化钠和氢氧化钾（作为以下的碱）可用碳钢容器在室温下进行保存。当温度高于周围环境时，碳钢的腐蚀速率增大并且伴随着发生碱性应力腐蚀开裂的风险。碳钢容器可以在温度达到180℉/82℃的情况下安全的贮存低浓度的碱溶液；而对于浓度为50%的溶液，在温度接近120℉/48℃的情况下就会有发生碱性应力腐蚀开裂的风险。氢氧化钠环境下的使用图（图1）被广泛用于确定碳钢在不同碱浓度下的安全使用温度。图2所示的是碳钢在碱性环境下的裂纹显微照片。 铁素体不锈钢 高纯度的铁素体不锈钢，例如E-Brite 26-1（UNS S44627），显示出了很好的对高浓度碱性溶液的腐蚀抵抗力，其抗碱腐蚀性能远好于奥氏体不锈钢。根据报道，它抗碱性腐蚀的性能不低于镍。由于这种很好的对碱性环境的抗腐蚀性，使其能使用在会对镍合金造成腐蚀的次氯酸盐和氯酸盐杂质的环境中。据一则报道表明，26-1铁素体不锈钢可以在300℉/148℃到350℉/177℃的高温环境下使用。据另一则报道显示，其在350℉/177℃到400℉/204℃温度下，氢氧化钠的浓度为45%时，仍有很好的抗腐蚀能力。基于其对碱性环境，特别在含有氧化的污染物情况下，的良好抗腐蚀性，因此，在碱的蒸发器管中得到广泛应用。然而，铁素体不锈钢的致命缺陷是其固有的低的焊 接韧性和在高温下的低强度。因此，它们不能正常的应用 于压力容器。 奥氏体不锈钢 研究者根据商用纯碱溶液开发了用于描述影响碱脆的浓度 和温度参数图，也即为300系列奥氏体不锈钢的应力腐蚀 开裂。图3显示了所开发的图。1mpy的等蚀线在大约100° C使，对具有20%-60%浓度的碱为常数，应力腐蚀开裂的轮 廓线在40%-50%浓度范围内则稍高。 300系列不锈钢在热的浓度为40%-50%范围内的碱中很可能 会发生快速的一般性腐蚀，事实上，这种现象已经被观察 到了。因此，可能的安全限值将低于图上所示数值，例如： 50%浓度所对应的70°C和40%浓度所对应的80°C。 对于304/316类型的不锈钢，一般服役最大温度限值是100°C。在更高的温度下将会产生碱性开裂。300系列不 锈钢的应力腐蚀开裂是一种典型的穿晶裂纹。 双相不锈钢 双相不锈钢具有类似于316不锈钢那样的抗一般性腐蚀的 能力，并且对氯化物应力腐蚀开裂的敏感性性也较低。具 有较高合金含量的显著添加了钼和氮成分的双相钢合金， 抗碱性环境腐蚀的能力要优于316不锈钢。据报道，2205 不锈钢和2906不锈钢能很好的抵抗碱性应力腐蚀开裂。 高含镍量的奥氏体不锈钢 高含镍量的不锈钢中约含25-35 wt％的镍，包含有非专利 和有专利的合金，如：904L、Sanicro28、20Cb-3合金、800合金、AL6- XN等。与300系列不锈钢相比较，这些合 金对侵蚀性（高温）溶液的抵抗力有了极大的提高。 镍合金 在抗碱性环境下的腐蚀和应力腐蚀开裂方面，商业纯镍，200合金（N02200）和201合金（N02201）是最好的材料。400合金（N04400）和600合金（N06600）也具有优异的抗应力腐蚀能力。当碱浓度在70％以上，温度高于290°C（550°F）时，这些合金也会出现腐蚀应力开裂。镍铬钼合金，如C- 276（N10276），具有很好的抗碱性开裂的能力，但，在高浓度和高
通常抗氢致开裂HIC（Hydrogen Induced Crack）主要是针对低碳高强度结构钢制压力管线讲的( 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢)。目前国内生产的此类专用钢(抗HIC专用钢)主要材料牌号有：16MnR(HIC),20R(HIC),SA516(HIC)。该类钢的碳当量可用 Ce=C+Mn6+(Cr+Mo+V)5+(Ni+Cu)15计算。 质保书中C：0.022，Mn：1.05，Cr：18.20，Ni：8.32材料成分大致符合不锈钢00Cr19Ni10(GBT1220—1992)主要元素成分要求。提供的是00Cr19Ni10或类似材质，应该没有太大问题。 参考资料： 关于提高提高管线钢抗HIC能力的措施 提高管线钢抗HIC能力的措施有成份设计、冶炼控制、连铸工艺、控轧控冷等四个方面。展开来说，主要有三点： 提高钢的线纯净度。采用精料及高效铁水预处理（三脱）及复合炉外精炼，达到S≤0.001%，P≤0.010%，[O]≤20ppm，[H]≤1.3ppm。同时采用Ca处理。②晶粒细化。主要通过微合金化和控轧工艺使晶粒充分细化，提高成分和组织的均匀性。为此，钢水和连铸过程要电磁搅拌；连铸过程采用轻压下技术；多阶段控制轧制及强制加速冷却工艺；Tio处理，使得钢获得优良的显微组织和超细晶粒，最终组织状态是没有带状珠光体的针状铁素体或贝氏体。③昼降低含C量（C ≤0.06%），控制Mn含量，并添加Cu和Ni。从炼钢来看，宝钢、
武钢、鞍钢、攀钢、太钢等企业能生产不同等级的管线钢种，目前国内能生产X42、X52、X60、X65、X70等，X70目前在试用。管线钢国产化程度大幅度提高，产品质量有了显著的改进，产品的成份控制、强度、韧性、晶粒度、焊接性能等均已接近或达到国外同类产品的水平。 高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准 则 https://www.doczj.com/doc/7813216347.html,thread-4029-1-1.html （作者前言）：2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就“高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。由于国情不同和国外专家有所保留，这篇资料的有些内容不太全面。我将在写完全文以后把我自己的看法拿出来，请大家指点。 注：问----中石化各公司代表提问答----霍普金申 问1：精馏塔顶腐蚀的解决方法？ 答：1.塔顶选用耐腐蚀材料。2.为了防止原油中的氯离子腐蚀，在原油中加NaOH中和；3.塔顶注入缓蚀剂。 问2：关于茂名石化精馏塔塔盘选用Monel（蒙耐尔）材料，你有什么看法？ 答：日本解决的方法是用钛材，价格太高。蒙耐尔[便宜一些。另外可采用脱S的办法。原油中S含量要达到20磅千桶需要脱S。在原
6.1.3聚乙烯环境应力开裂试验（G B1842——1999） 应力开裂是指材料受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的长期作用下发生开裂而破坏的现象。但这种应力开裂，可能需要很长时间才会发生，当材料暴露于化学介质中，发生应力开裂而破坏的时间就会大大地缩短，因此环境应力开裂就是指材料暴露于化学介质中，受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内、外应力以及两种应力的组合）的较长期作用下，发生开裂而破坏的现象。 一、培训准备 1.理论准备 的定义。 掌握应力开裂、应力开裂破损、环境应力开裂时间F 50 了解环境应力开裂试验设备的结构。 2.仪器准备 环境应力开裂试验仪器、测定所需试剂及相应设备。 二、操作步骤 1.试剂 壬基酚聚氧乙烯醚（TX-10，也称OP-10、Oπ-10）或其10%（V/V）水溶液。壬基酚聚氧乙烯醚应贮存在密闭的金属或玻璃容器中以避免其吸湿，TX-10试剂放置时间较长时可进行红外分析，若观察到羰基峰存在，则认为试剂已降解。 配制试剂水溶液时，应将混合液加热到60℃左右，连续搅拌1h。配制好的试剂水溶液应在一个星期内使用，并只使用一次，不得重复使用。 如有特殊需要也可以采用其他表面活性剂、皂类及任何不使试样发生显着溶胀的有机试剂作为试剂。 2.试样制备 按GB/T9352规定采用单功位压机和溢料式模具按照表2-6-1条件制备压塑试片，试片厚度如下：密度小于等于925kg/m3的聚乙烯试片厚度为3.00mm～3.30mm，密度大于925kg/m3的为1.75mm～2.00mm。 表2-6-1试片模塑条件
7.1应力腐蚀断裂7.1应力腐蚀断裂 7.2 金属的氢脆和氢损伤7.2 金属的氢脆和氢损伤 7.4 腐蚀疲劳7.4 腐蚀疲劳 7.5 腐蚀磨损7.5 腐蚀磨损 7.3 晶须增强铝复合材料应力腐蚀行为的研究7.3 晶须增强铝复合材料应力腐蚀行为的研究
7.1 应力腐蚀断裂 7.1 应力腐蚀断裂 应力腐蚀－普遍而历史悠久的现象 古代波斯王国青铜少女头像上具有 黄铜弹壳开裂、黄铜冷凝管 蒸汽机车锅炉碱脆 铝合金在潮湿大气中的SCC 奥氏体不锈钢的SCC； 含S的油、气设备出现的SCC 航空技术中出现的钛合金的 腐蚀领域研究最多的课题－应力腐蚀开裂
一. 应力腐蚀断裂产生的条件及特征 1.必须有应力，拉伸应力越大，则断裂所需的时间越短。断裂所需应力，一般低于材料的屈服强度 2.腐蚀介质是特定的，只有某些金属－介质的组合，才会发生应力腐蚀断裂 3.断裂速度介于无应力时的腐蚀速度及单纯力学因素引起的断裂速度拉伸应力来源： 1.残余应力－加工、冶炼、装配过程中产生的 2.外应力及工作所承受的载荷 3.体积效应所造成的不均匀应力 7.1 应力腐蚀断裂7.1 应力腐蚀断裂 应力－力学因素
应力应力在特定破裂体系中起以下作用 应力引起塑性变形； 应力使腐蚀产生的裂纹向纵深扩展 应力使能量集中于局部 工作应力 应力－力学因素 7.1 应力腐蚀断裂7.1 应力腐蚀断裂
腐蚀－电化学因素 凡是能促使钝化膜不稳定的电势区域，都易产生应力腐蚀断裂 在活化－钝化以及钝化－再活化过渡区的很窄电位区内容易发生应力腐蚀 金属断裂－金属学因素 1.晶界吸附－晶界偏聚 2.晶界沉淀－过饱和固溶体脱溶沉淀时，在晶界择优不均匀长大 3.位错与金属结构交互作用 4.表面膜对位错运动的影响
硫化氢腐蚀的影响因素 1.材料因素 在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型中，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显着，材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、强度、硬度以及合金元素等等。 ⑴ 显微组织 对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高: 铁素体中球状碳化物组织→完全淬火和回火组织→正火和回火组织→正火后组织→淬火后未回火的马氏体组织。 注：马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大。 (2) 强度和硬度 随屈服强度的升高，临界应力和屈服强度的比值下降，即应力腐蚀敏感性增加。 材料硬度的提高，对硫化物应力腐蚀的敏感性提高。材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22（相当于HB200）的情况下，因此，通常HRC22可作为判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。 油气开采及加工工业对不昂贵的、可焊性好的钢材的需要，基本上决定了研究的工作方向就是优先研制抗硫化物腐蚀开裂的低合金高强度钢。 ⑶ 合金元素及热处理 有害元素：Ni、Mn、S、P; 有利元素：Cr、Ti 碳（C）：增加钢中碳的含量，会提高钢在硫化物中的应力腐蚀破裂的敏感性。 镍（Ni）：提高低合金钢的镍含量，会降低它在含硫化氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗力。原因是镍含量的增加，可能形成马氏体相。所以镍在钢中的含量，即使其硬度HRC＜22时, 也不应该超过1％。含镍钢之所以有较大的应力腐蚀开裂倾向，是因为镍对阴极过程的进行有较大的影响。在含镍钢中可以观察到最低的阴极过电位，其结果是钢对氢的吸留作用加强,导致金属应力腐蚀开裂的倾向性提高。 铬(Cr)：一般认为在含硫化氢溶液中使用的钢，含铬％～13％是完全可行的，因为它们在热处理后可得到稳定的组织。不论铬含量如何，被试验钢的稳定性未发现有差异。也有的文献作者认为，含铬量高时是有利的，认为铬的存在使钢容易钝化。但应当指出的是，这种效果只有在铬的含量大于11％时才能出现。 钼(Mo)：钼含量≤3％时，对钢在硫化氢介质中的承载能力的影响不大。
乙烯塑料环境应力开裂的标准试验方法ASTM D1693-15 （中文翻译版） 1本试验方法由美国材料与材料学会D20塑料委员会管辖，由D20.15热塑性材料小组委员会直接负责。 现行版本于2015年5月1日批准。2015年6月出版。最初批准于1959年。上一版于2013年批准为D1693-13。DOI: 10.1520/D1693-15。 本标准以固定名称D1693发布；紧跟在名称后面的数字表示最初采用的年份，如果是修订，则表示最后修订的年份。括号中的数字表示上次重新批准的年份。上标（ε）表示自上次修订或重新批准以来的编辑性更改。 本标准经美国国防部机构批准使用。 1、适用范围 1.1本测试方法用于决定如术语D883所定义的乙烯塑料处于此处指定条件下时对环境应力开裂的敏感性。在一定应力条件及诸如肥皂、润湿剂、油或洗涤剂等环境条件下，乙烯塑料可能出现开裂引起的机械性损伤。 1.2以SI单位表述的数值认定为标准值。 1.3本标准无意论及与其使用相关的可能的所有安全事项。本标准的使用者有责任制定适宜的安全和健康操作规程，并在使用前确定规定的适用范围。 注1：没有类似或等效ISO标准。 2、参考文献 2.1 ASTM标准2
2有关参考的ASTM标准，请访问ASTM网站https://www.doczj.com/doc/7813216347.html,，或通过Service@https://www.doczj.com/doc/7813216347.html,联系ASTM客户服务。有关ASTM标准年鉴卷信息，请参阅ASTM网站上的标准文件摘要页。D618测试用塑料调整方法 D883塑料相关术语 D1204高温下非硬性热塑塑料薄板或薄膜线性尺寸变化的测试方法 D1248用于线缆的聚乙烯塑料挤出材料规格 D3350聚乙烯塑料管及其配件材料规格 D4703热塑性塑料压缩模制成试样、饰板及薄板的操作方法 D4976聚乙烯塑料模制和挤压材料规格 E691开展实验室间研究以确定测试方法精度的规程 2.2 ASTM附件 仪器制图及设计图3 3仪器的详细图纸可从ASTM总部获得。请求ADJD169301、ADJD169302、ADJD169303和ADJD169304。 3、术语 3.1定义： 3.1.1应力开裂，n——由低于塑料短时机械强度的拉应力引起的塑料外部或内部的开裂。 3.1.1.1讨论——这类开裂常常受塑料所处环境的影响而加速发展。存在于塑料内部或外部的应力或者两种应力的共同作用可以引起开裂。由细小裂纹构成的网络状的开裂称为龟裂。 3.1.2应力开裂破损，n——本实验中凡能用眼睛观察到的裂纹均可认为是整个试样的应力开裂破损。刻痕的延伸不应归为试样破损。单个试样出现多于一个开裂归为单一破损。
PE管材耐环境应力开裂的影响因素及对策 发表时间：2018-05-22T11:47:20.583Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：史家军 [导读] 摘要：塑料管材以其耐腐蚀、耐老化、环保安全而越来越受到人们的青睐，新型塑料管材不仅能大量替代钢材、木材、水泥等传统建筑，而且还具有节能、节材、保护生态、改善居住环境等特点。PE 管道已发展成多品种、多应用领域管材，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水、供热采暖、化工医药等领域。本文分析了聚乙烯（PE）工艺对PE 管材耐环境应力开裂（ESCR）性能的影响，并提出改善PE 管材ESCR 性能的措施。 河南联塑实业有限公司河南周口 466700 摘要：塑料管材以其耐腐蚀、耐老化、环保安全而越来越受到人们的青睐，新型塑料管材不仅能大量替代钢材、木材、水泥等传统建筑，而且还具有节能、节材、保护生态、改善居住环境等特点。PE 管道已发展成多品种、多应用领域管材，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水、供热采暖、化工医药等领域。本文分析了聚乙烯（PE）工艺对PE 管材耐环境应力开裂（ESCR）性能的影响，并提出改善PE 管材ESCR 性能的措施。 关键词：PE 管材；耐环境应力；开裂 由于PE管材具有质轻、管壁光滑、价格低、安装方便等特点，PE 与PVC 硬管相比，具有耐冲击、无毒、可盘绕，以及低温性、耐磨性、耐化学药品性等特点。因此PE 管材被广泛用于建筑用上下水管，农用排灌管、煤气管以及排污管，是一种有发展前途的管材。PE 管材的破坏大多数是由于管材在承受长期内压力情况下发生裂纹造成的，它直接影响着管材的使用寿命。无论PE 本身还是塑料管制作过程中引起的任何变化，都会通过管材ESCR 性能的改变反映出来。PE 管材在长期负荷作用下经过一定时间后会出现应力开裂现象，并会导致管材破裂。如用于上下水管，会引起漏水；用于燃气管，会引起漏气，后果严重，所以必须重视PE 管材ESCR 性能的提高。 1 聚乙烯（PE）管材的优点 1.1管材用PE 材料取得重大发展。随着研发力度的不断加大，新一代高强度管材专用PE 料不断涌现，不只使用PE63 等级PE 材料，并且出现了PE80级、PE100级产品，材料升级换代使PE 管各种应力显著提高。 1.2PE 管柔韧且可熔接。具有独特的柔韧性，物理力学性能较好，铺设时移动、弯曲和穿插很容易，有着新颖用途；直径小的PE 管可用长盘管方式供货。运输、安装十分方便，较大直径PE管一般可在地面上连接好后再铺入管沟，施工铺设方便，某些场合下可不挖管沟，而用顶管技术铺设PE 管；可用长管沉入法在江、湖、河、海水底铺设PE 管，也可在沙漠上不挖沟铺设PE 输水管；可用PE 管做内补管修复旧排水管。 1.3低温韧性比PVC 管好。在华北及西北地区，冬季气温一般在0～30℃。PVC管会变硬变脆，但PE 管即使温度低至－30℃，PE 管依然保持良好的柔韧性，不会变脆。 2 PE 管材组分对ESCR 性能的影响 2.1PE 树脂 1）分子量。一般认为PE 的分子量越大，分子链愈长，晶片间的系带分子数愈多，ESCR 性能愈好。因为PE 的分子量越大，表面能就越大，破裂强度也越大，所以ESCR 性能也就越好，这是因为其分子链的运动困难，不易生成大的球晶和形成好的序态。可见熔体流动速率越小，即分子量越大，其ESCR 性能越好。PE 熔体流动速率与ESCR 性能的关系见表。 2）分子量分布。分子量分布是影响ESCR 性能的一个重要因素，分子量分布直接反映了高聚物中大分子和小分子的含量。大分子的含量多，晶片间的连接分子数就多，ESCR性能愈好，而小分子的含量多对ESCR 性能是极为不利的。当分子量分布窄时，分子链长短较均匀，能生成均匀的微晶结构，低分子空隙区少，所以ESCR 性能好。 3）密度和结晶度。PE 密度越大，结晶度越高，晶片间的系带分子数愈少，将导致ESCR 性能下降。另一方面，结晶度愈高，晶粒间结合的密度大，环境介质不易渗透到无定形区而使系带分子不易解缠和松弛，有利于ESCR 性能的提高。 4）分子链结构。当PE 分子带有支链时能大大提高PE 的ESCR 性能。如在PE 主链上引入弹性链段，这些弹性链段使PE大分子链具有很好的弯曲性，阻碍球晶和好的序态形成，因此比均聚物的ESCR 性能好。HDPE 树脂生产过程中加入1-J 烯，使HDPE 带有支链，能大大提高HDPE的ESCR 性能。 2.2PE 组合物成分 在生产PE 管材中，为了提高冲击强度加入少量改性剂；为提高耐老化性能加入炭黑及抗氧剂；为了降低成本加入填料。这些助剂，也将对PE 制品的ESCR性能产生影响。 1）炭黑。纯PE 的老化性能和日光暴晒性能均较差，为改善PE 上述性能而要加入炭黑。试验表明，随着炭黑的加入，使PE 分子之间的结合减弱，从而在外力及环境介质的作用下易产生开裂。 2）抗氧剂。为防止PE 在高温加工和长期使用过程中由于氧的作用而引起降解、龟裂等，在PE 中加入抗氧剂，以捕捉PE 因受热作用而产生的自由基，以此来阻止PE分子链断裂、避免导致材料表面裂纹和产生开裂，从而提高PE 管材的ESCR 性能。一般ESCR 性能随着抗氧剂用量的增加而提高。 3）填充剂。加入填料，使PE 分子间作用力减弱，并且由于与PE 形成的界面不完善及类似大球晶的应力集中作用，致使PE 在外力及溶剂作用下，易产生龟裂。使用填充母料则影响小些。 3 PE 管成型工艺对ESCR 性能的影响 3.1挤出温度。PE 管材通常采用挤出成型。一般认为在挤出PE管材料时，挤出机温度不宜过高，尤其在挤出机螺杆转速低时，物料在机筒停留时间长，PE 易受破坏，生产出的管材ESCR 性能差[3]。HDPE 与LDPE 熔点不同，在挤出成型时温度控制也应不同。 3.2冷却速度。PE 管材成型时，冷却速度将影响到结晶状态，所以应严格控制。当冷却速度能快速越过最佳的结晶温度时，管材表面就形成结晶度较低的聚集态，而中间层和内表层则因PE 传热慢，致使在较高温度下停留时间长，而获得晶核数量及生长速度较为有利的结
用断裂负荷法测定热处理铝合金制品抗应力腐蚀开裂性的标准试验方法（等同采用ASTM G139-05(R2011)）（中文翻译版） 编制: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 修订历史 修订序号对应的条号修订内容修改人批准人日期
1. 目的Purpose 本标准试验方法涵盖了通过断裂荷载试验方法评估抗应力腐蚀开裂（SCC）性的程序，该方法使用剩余强度作为损伤演化（在这种情况下为环境辅助开裂）的测量方法。包括试样类型和复制、试验环境、应力水平、暴露时间、最终强度测定和原始残余强度数据的统计分析。 2. 范围Scope 本标准试验方法适用于热处理铝合金，即2XXX合金和7XXX，含1.2%至3.0%铜，且试样的取向与晶粒结构相关，横向较短。然而，用于分析数据的残余强度测量和统计数据并非针对可热处理铝合金，可用于其他试样取向和不同类型的材料。 3. 职责Responsibility 程序执行：实验室授权制样人员 程序监督：实验室技术负责人及相关责任人 4. 原理Principle 4.1本试验方法描述了使用暴露于腐蚀环境后的残余强度评估热处理铝合金产品形式（如板材、板材、挤压件、锻件和棒材）的应力腐蚀开裂敏感性的程序。这些产品通常在板材的长横方向、板材、挤压件和锻件的短横方向以及棒材和棒材的横方向上最易发生应力腐蚀开裂。在本试验中，根据规程G49制备的拉伸钢筋或直接拉伸板试样暴露于3.5重量%的氯化钠水溶液（规程G44）中，在其失效前移除，并进行拉伸试验，以确定已发生的腐蚀损伤量。然后计算平均剩余强度，并使用Box-Cox变换对结果进行统计分析。 4.2该程序要求暴露无应力试样，用于排除点蚀、晶间腐蚀和一般腐蚀的影响。这些现象会降低残余强度，但不
环境应力开裂 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
（G B1842——1999）应力开裂是指材料受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的长期作用下发生开裂而破坏的现象。但这种应力开裂，可能需要很长时间才会发生，当材料暴露于化学介质中，发生应力开裂而破坏的时间就会大大地缩短，因此环境应力开裂就是指材料暴露于化学介质中，受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内、外应力以及两种应力的组合）的较长期作用下，发生开裂而破坏的现象。 一、培训准备 1.理论准备 的定义。 掌握应力开裂、应力开裂破损、环境应力开裂时间F 50 了解环境应力开裂试验设备的结构。 2.仪器准备 环境应力开裂试验仪器、测定所需试剂及相应设备。 二、操作步骤 1.试剂 壬基酚聚氧乙烯醚（TX-10，也称OP-10、Oπ-10）或其10%（V/V）水溶液。壬基酚聚氧乙烯醚应贮存在密闭的金属或玻璃容器中以避免其吸湿，TX-10试剂放置时间较长时可进行红外分析，若观察到羰基峰存在，则认为试剂已降解。 配制试剂水溶液时，应将混合液加热到60℃左右，连续搅拌1h。配制好的试剂水溶液应在一个星期内使用，并只使用一次，不得重复使用。 如有特殊需要也可以采用其他表面活性剂、皂类及任何不使试样发生显着溶胀的有机试剂作为试剂。
2.试样制备 按GB/T9352规定采用单功位压机和溢料式模具按照表2-6-1条件制备压塑试片，试片厚度如下：密度小于等于925kg/m 3的聚乙烯试片厚度为～，密度大于925kg/m 3的为～。 表2-6-1试片模塑条件 3.试样状态调节 除非特别指出，试样应GB/T2918规定，在温度23℃±2℃、相对湿度50%±10%条件下状态调节至少40h ，但最多不超过96h 。试样刻痕、弯曲后应立即开始试验。 4.试验步骤 1）试验条件 试验条件见表2-6-2，密度小于等于925kg 3/m 3的聚乙烯选择条件A ，密度大于925g 3/m 3的选择条件B 。对于部分密度大于940kg/m 3的聚乙烯材料可选择条件C 。 2）刻痕 对试样进行刻痕，刻痕深度符合表2-6-2要求。 3）将10个刻痕面向上的试样放入试样弯曲装置上，在台钳、平板压床或其他适当的工具上合拢弯曲装置，整个操作过程在30s 内完成。用试样转移工具把弯曲好的试样转移到试样保持架中，并使试样两端紧贴试样保持架底部。
应力腐蚀断裂 一．概述 应力腐蚀是材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。 常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。应力腐蚀过程试验研究表明：当金属加上阳极电流时可以加剧应力腐蚀，而加上阴极电流时则能停止应力腐蚀。一般认为压应力对应力腐蚀的影响不大。 应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。为防止零件的应力腐蚀，首先应合理选材，避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。其次应合理设计零件和构件，减少应力集中。改善腐蚀环境，如在腐蚀介质中添加缓蚀剂，也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层，可以隔绝腐蚀介质的作用。此外，采用阴极保护法见电化学保护也可减小或停止应力腐蚀。本篇文章将重点介绍应力腐蚀断裂失效机理与案例研究，并分析比较应力腐蚀断裂其他环境作用条件下发生失效的特征。，由于应力腐蚀的测试方法与本文中重点分析之处结合联系不大，故不再本文中加以介绍。 二．应力腐蚀开裂特征 （1）引起应力腐蚀开裂的往往是拉应力。 这种拉应力的来源可以是： 1．工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗应力。 2．加工，制造，热处理引起的内应力。 3．装配，安装形成的内应力。 4．温差引起的热应力。 5．裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成的楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力。 （2）每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感。 一般认为纯金属不易发生应力腐蚀开裂，合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。下表列出了各种合金风应力腐蚀开裂的环境介质体系，介质有特点：即
硫化物应力腐蚀破裂的特点 在H2S腐蚀引起的破坏中，应力腐蚀破裂占很大比例，造成的破坏也最大。在天然气、石油钻采中出现油气管、套管、阀门等硫化物应力腐蚀破裂（以下称SSCC）事故调查中，发现SSCC具有许多特点： （1）在比预想低得多的载荷下断裂； （2）一般材料经短暂暴露后就出现破坏，以一星期到三个月的情况为多。但也有例外，例如合金钢制的气体钢瓶发生SSCC所经历的时间从开始充气后的24小时至5年； （3） SSCC的发生一般很难预测，事故往往是突发性的； （4）材料呈脆性断状态，断口平整； （5）碳钢和低合金钢断口上明显地覆盖着硫化物腐蚀产物，而不锈钢表面及断口往往无明显腐蚀迹象，腐蚀产物极少； （6）破裂源通常位于薄弱部位，这些部位包括应力集中点、机械伤痕（如刻痕、铲痕、打硬度痕迹等）、蚀孔、蚀坑、焊接热影响区、焊缝缺陷、冷加工、淬硬组织等； （7）裂纹粗，无分枝或少分支，多为穿晶型，也有晶间型或混和型； （8）对材料的强度与硬度依赖性很强，高强度、高硬度的材料对SSCC十分敏感；（9）未回火马氏体组织对SSCC特别敏感。 硫化氢腐蚀的影响因素 1.材料因素 在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型中，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显著，材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、强度、硬度以及合金元素等等。 ⑴显微组织 对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高: 铁素体中球状碳化物组织→完全淬火和回火组织→正火和回火组织→正火后组织→淬火后未回火的马氏体组织。 注：马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大。 (2) 强度和硬度
乙烯塑料环境应力开裂的标准试验方法 （等同采用ASTM D1693-15）（中文翻译版） 编制: 日期: 审核: 日期: 批准: 日期: 修订历史 修订序号对应的条号修订内容修改人批准人日期
1. 目的Purpose 本标准试验方法涵盖了乙烯塑料处于指定条件下时对环境应力开裂敏感性的测试方法。 2. 范围Scope 适用于决定乙烯塑料处于指定条件下时对环境应力开裂的敏感性。在一定应力条件及诸如肥皂、润湿剂、油或洗涤剂等环境条件下，乙烯塑料可能出现开裂引起的机械性损伤。 3. 职责Responsibility 程序执行：实验室授权制样人员 程序监督：实验室技术负责人及相关责任人 4. 原理Principle 4.1本测试方法可用于常规检查。本方法是将要求数量的试样置于测试条件下规定时间，并记录开裂的试样数量。用本测试试剂得到的开裂情况表示了在表面活性剂、皂类及任何不使试样发生显著溶胀的有机试剂介质中可能出现的情况。 4.2环境应力开裂特性高度依赖于对试样施加的应力的性质和水平以及试样的热历史。在本测试方法条件下，试样表面刻痕使材料局部产生较大的多轴应力。标准规定的条件有利于材料的环境应力开裂。 4.3由本方法测试得到的数据不可直接用于工程实际问题。 由于热历史是一个重要影响因素，通过本方法测试时，用实验室制备的样品得到的测试结果可能与用其他方法得到的样品得到的测试结果不一致。要想测得给定乙烯材料的真实性能，最好用商用材料制备的试样进行
测试。 5. 术语及定义Terms and Definition 5.1应力开裂——由低于塑料短时机械强度的拉应力引起的塑料外部或内部的开裂。这类开裂常常受塑料所处环境的影响而加速发展。存在于塑料内部或外部的应力或者两种应力的共同作用可以引起开裂。由细小裂纹构成的网络状的开裂称为龟裂。 5.2应力开裂破损——本实验中凡能用眼睛观察到的裂纹均可认为是整个试样的应力开裂破损。刻痕的延伸不应归为试样破损。单个试样出现多于一个开裂归为单一破损。裂纹通常始于刻痕并与刻痕成近90°方向向外围发展。开裂不一定扩展至整个试样才形成破损。有时裂纹在试样内部发展而形成表面塌陷。形成塌陷的时间应予以记录。若塌陷最终发展成表面裂纹，则应将塌陷时间记为试样破损时间。 6. 装置Equipments 6.1冲模——适于切割长38±2.5mm宽13±0.8mm（长1.5±0.1in.，宽0.50±0.03in.），且切口平整、不带斜棱的试样的矩形刀具或其他。 6.2刻痕刀架——能按照刻痕要求，在如表1所示尺寸的试样上进行刻痕。刻痕应与试样的长度方向平行，并位于表面的中心位置。刻痕刀架如图1所示。 注4：建议刻痕刀架定期检查以保证缺口一致性。 6.3试样保持架——硬质或半硬质黄铜长槽，尺寸如图2（B）所示。长槽两侧面应相互平行，且内棱角为尖直角。槽内表面光滑无毛刺。长槽内部宽度有严格要求（参看图2尺寸F）。 表1 标准测试条件
H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC） H.7.1概述 对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。 对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平。随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。对低合金钢有时需要更高的温度。控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACE RP 0472中有详细描叙。 H.7.2基础数据 表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。 H.7.3确定环境苛刻度 如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。 H.7.4确定对SCC的敏感性 用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。按图H-5中流程来确定硫化物应力腐蚀的敏感性。
环境应力开裂集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
6.1.3聚乙烯环境应力开裂试验（G B1842——1999） 应力开裂是指材料受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内应力、外应力以及两种应力的组合）的长期作用下发生开裂而破坏的现象。但这种应力开裂，可能需要很长时间才会发生，当材料暴露于化学介质中，发生应力开裂而破坏的时间就会大大地缩短，因此环境应力开裂就是指材料暴露于化学介质中，受到低于其屈服点的应力或者说低于其短期强度的应力（包括内、外应力以及两种应力的组合）的较长期作用下，发生开裂而破坏的现象。 一、培训准备 1.理论准备 的定义。 掌握应力开裂、应力开裂破损、环境应力开裂时间F 50 了解环境应力开裂试验设备的结构。 2.仪器准备 环境应力开裂试验仪器、测定所需试剂及相应设备。 二、操作步骤 1.试剂 壬基酚聚氧乙烯醚（TX-10，也称OP-10、Oπ-10）或其10%（V/V）水溶液。壬基酚聚氧乙烯醚应贮存在密闭的金属或玻璃容器中以避免其吸湿，TX-10试剂放置时间较长时可进行红外分析，若观察到羰基峰存在，则认为试剂已降解。 配制试剂水溶液时，应将混合液加热到60℃左右，连续搅拌1h。配制好的试剂水溶液应在一个星期内使用，并只使用一次，不得重复使用。 如有特殊需要也可以采用其他表面活性剂、皂类及任何不使试样发生显着溶胀的有机试剂作为试剂。 2.试样制备 按GB/T9352规定采用单功位压机和溢料式模具按照表2-6-1条件制备压塑试片，试片厚度如下：密度小于等于925kg/m3的聚乙烯试片厚度为3.00mm～3.30mm，密度大于925kg/m3的为1.75mm～2.00mm。