CN110333331A - 金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法 - Google Patents

金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，准备一个或多个标准试样与试样钢依据相同的标准试验方法在相同的环境中同时进行抗氢致诱导裂纹试验；标准试样与试验钢的化学成分除S、P外满足相同的化学成分冶炼要求，且标准试样必须先采用标准试验方法试验确认能够产生氢致诱导裂纹；标准试样与试验钢以相同的制样加工方法及试样规格进行制样；在裂纹试验完成后，采用相同的处理方法对标准试样和试验钢试样加工与处理，观察裂纹；采用相同的标准对裂纹结果进行评定：标准试样钢中至少有一个具有氢致诱导裂纹产生，可认为此次试验有效；反之，试验无效，需重新试验。本申请能够显著提高抗HIC金属试样抗氢致诱导裂纹试验的准确性。

Description

金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法
技术领域
本发明涉及金属材料的抗氢致诱导裂纹(HIC)试验，具体涉及该试验有效性的评价方法。
背景技术
在硫化氢饱和溶液环境下进行抗氢致诱导裂纹试验是一种过程复杂，试验周期长的试验。是目前开展评价管线钢、高压容器钢等耐氢脆性能常用的一种评价方法。现主要依据的标准有GB/T8650-2015、GB/T4157-2017、NACE TM0284-2016等。但不管依据何标准开展抗氢致诱导裂纹试验，都很难保证试验是有效的，评定的结果是正确可靠的。因为抗氢致诱导裂纹试验的试验条件要求苛刻、需要控制的因素多、周期长等特点，稍有哪个步骤的操作不慎，就会造成试验失效。
并且目前还没有具体的方法判断试验是否有效。该问题在管线钢、高压容器钢耐氢脆性能生产检验中，显得尤为突出。具体表现在裂纹试验即使按照所依据的标准严格执行，试验钢试样几乎没有出现氢致诱导裂纹，这种情况下很难判断试验是否有效，评定的结果是否正确可靠也无据可依。鉴于此，寻找一种能够判断抗氢致诱导裂纹试验是否有效方法变得非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于评价金属材料抗氢致诱导裂纹试验是否有效的方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，准备一个或多个标准试样与试样钢依据相同的标准试验方法在相同的环境中同时进行抗氢致诱导裂纹试验；所述标准试样与试验钢的化学成分除S、P外满足相同的化学成分冶炼要求，而S、P元素的含量高于化学成分冶炼要求规定的上限值，且标准试样必须先采用标准试验方法试验确认能够产生氢致诱导裂纹；所述标准试样与试验钢以相同的制样加工方法及试样规格进行制样；在多个标准试样与试样钢一起完成抗氢致诱导裂纹试验后，采用相同的处理方法对标准试样和试验钢试样进行加工与处理，观察裂纹；依据与试样钢相同的标准对标准试样裂纹结果进行评定：一个或多个标准试样钢中至少有一个具有氢致诱导裂纹产生，可认为此次试验有效；反之，试验无效，需重新试验。
可选地，所述标准试样有多个时，S、P元素相同或不相同。
可选地，所述标准试验方法为标准GB/T8650-2015执行，试验溶液为A溶液，或标准NACE TM0284-2016执行，试验溶液为A溶液。
所述抗氢致诱导裂纹试验步骤如下
1.试样溶液A的配制：以5wt％氯化钠、0.5wt％冰醋酸的饱和硫化氢的水溶液作为溶液A；
2.按标准试验方法制备并脱脂清洗试样；
3.放置试样、注入溶液和通气，先通入氮气排除溶解氧，试验开始后通入硫化氢气体，前30-60分钟保证通气速率为100-300mL/min，然后持续保持硫化氢气体为正压96小时以上；
4.实验完毕，取出试样在流水中清洗，然后酒精清洗，冷风吹干；
5.按照标准试验方法的要求切割试样，进行金相观察。
本申请主要用于评价抗HIC性能的品种钢，比如管线钢、容器钢，的抗氢致诱导裂纹试验的有效性。
附图说明
图1为本发明实施例1中三个标准试样的各三处截面处的裂纹试验结果；
图2为本发明实施例1中三个试样钢的各三处截面处的裂纹试验结果；
图3为本发明实施例2中三个标准试样的各三处截面处的裂纹试验结果；
图4为本发明实施例2中三个试样钢的各三处截面处的裂纹试验结果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明涉及的金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，具体是通过以下方式来实现的：
(1)一种评价抗氢致诱导裂纹试验是否可有效方法，是通过添加特殊标准对照试样来实现的；
(2)标准试样用钢要满足与试验钢化学成分除S、P外其它成分含量相近，一般标准试样是S、P超出标准要求范围的与试验钢同种钢种。
(3)标准试样具有易能发生氢致诱导裂纹的缺陷(夹杂或偏析等)，并进行试验确认能够产生氢致诱导裂纹后，才能作为标准试样使用；
(4)标准试样加工方法及尺寸与试验钢要保持一致，采用同种加工工艺，避免加工引起裂纹；
(5)把标准试样与试验钢试样依据相同标准在相同的环境中同时进行抗氢致诱导裂纹试验；
(6)试验结果后，用相同的方法对标准试样和试验钢试样进行加工与处理；
(7)依据相同的标准对标准试样进行评定，只有满足标准试样有氢致诱导裂纹产生，方能认为此次试验有效；反之，试验无效，需重新试验。
实施例1
对X52MS管线钢试样进行抗氢致诱导裂纹试验，试验按标准NACE TM0284-2016执行，试验溶液为A溶液。标准试样和试样钢的制样详情见表1
表1标样信息
试验过程如下：
1、试样溶液A的配制，其组成为5wt％氯化钠、0.5wt％冰醋酸的饱和硫化氢的水溶液。
2、按标准要求制备并脱脂清洗试样。
3、放置试样、注入A溶液和通气。先按100mL/min的流量向溶液中通入氮气排除溶解氧。1小时后改为通入硫化氢气体，前60分钟保证通气速率为200mL/min，然后持续保持硫化氢气体为正压96小时。
4、实验完毕，取出试样在流水中清洗，然后酒精清洗，冷风吹干。
5、按照标准要求切割试样，进行金相观察。
试验结果：
试验开始、饱和后和结束时溶液A的pH值分别为2.68、3.16和3.86，都满足标准要求。试验结果见表2、表3、图1、图2；表2中的试样结果与图1的裂纹对应；表3中的试样结果与图4的裂纹对应。
表2标准试样试验结果
表3试验钢三个试样的试验结果
实施例2
对Q345R容器钢试样进行抗氢致诱导裂纹试验，试验按标准GB/T8650-2015执行，试验溶液为A溶液。试样信息见表4
表4Q345R容器钢的试样信息
试验步骤与实例1相同
试验结果：
试验开始、饱和后和结束时溶液A的pH值分别为2.71、3.08和3.83，都满足标准要求。试验结果见表5和表6。
表5标样试验结果
表6试验钢试样试验结果
参见实施例1和2，通过本申请能够显著提高抗HIC金属试样抗氢致诱导裂纹试验的准确性。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，其特征在于：准备一个或多个标准试样与试样钢依据相同的标准试验方法在相同的环境中同时进行抗氢致诱导裂纹试验；
所述标准试样与试验钢的化学成分除S、P外满足相同的化学成分冶炼要求，而S、P元素的含量高于化学成分冶炼要求规定的上限值，且标准试样必须先采用标准试验方法试验确认能够产生氢致诱导裂纹；
所述标准试样与试验钢以相同的制样加工方法及试样规格进行制样；
在多个标准试样与试样钢一起完成抗氢致诱导裂纹试验后，采用相同的处理方法对标准试样和试验钢试样进行加工与处理，观察裂纹；
依据与试样钢相同的标准对标准试样裂纹结果进行评定：一个或多个标准试样钢中至少有一个具有氢致诱导裂纹产生，可认为此次试验有效；反之，试验无效，需重新试验。
2.根据权利要求1所述的金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，其特征在于：所述标准试样有多个时，S、P元素相同或不相同。
3.根据权利要求1所述的金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，其特征在于：所述标准试验方法为标准GB/T8650-2015执行，试验溶液为A溶液，或标准NACE TM0284-2016执行，试验溶液为A溶液。
4.根据权利要求1所述的金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，其特征在于：所述抗氢致诱导裂纹试验步骤如下
(1).试样溶液A的配制：以5wt％氯化钠、0.5wt％冰醋酸的饱和硫化氢的水溶液作为溶液A；
(2).按标准试验方法制备并脱脂清洗试样；
(3).放置试样、注入溶液和通气，先通入氮气排除溶解氧，试验开始后通入硫化氢气体，前30-60分钟保证通气速率为100-300mL/min，然后持续保持硫化氢气体为正压96小时以上；
(4).实验完毕，取出试样在流水中清洗，然后酒精清洗，冷风吹干；
(5).按照标准试验方法的要求切割试样，进行金相观察。
5.根据权利要求1所述的金属材料抗氢致诱导裂纹试验有效性的评价方法，其特征在于：用于评价管线钢、容器钢的抗氢致诱导裂纹试验的有效性。
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