上海申弘閥門(mén)有限公司
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化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)要求是什么？ 化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂 化工閥門(mén) 化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn) 化工閥門(mén)硫化氫的試驗(yàn) 化工閥門(mén) 閥門(mén)
之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：VACE TM0177-2000《硫化氫工況下金屬抗硫化應(yīng)力裂紋及應(yīng)力腐蝕裂的實(shí)驗(yàn)》。抗硫化氫應(yīng)力腐蝕測(cè)試：調(diào)節(jié)閥的需求也不斷增加，特別是耐腐蝕不銹鋼閥門(mén)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。不銹鋼分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相體不銹鋼、馬氏體不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等類(lèi)型。其中沉淀硬化不銹鋼具有較優(yōu)良的機(jī)械性能和耐腐蝕性。目前，由于大型石化裝置耐高溫、耐高壓和耐硫化氫腐蝕等參數(shù)的提高，閥門(mén)的使用壽命和可靠性是設(shè)計(jì)與制造的關(guān)鍵。閥桿是主承壓件，在使用過(guò)程中起著承載扭矩和開(kāi)啟閥門(mén)的重要作用。630屬于沉淀硬化不銹鋼，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中閥桿選用630代替316等材料，既保證耐蝕又提高其機(jī)械性能。本文對(duì)630材料在硫化氫下抗腐蝕開(kāi)裂能力進(jìn)行試驗(yàn)研究，以確定該材料能滿(mǎn)足使用要求。
2 化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法
2.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為ASTM-630，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。材料的固溶化工藝為（1020~1060）1h，油冷。時(shí)效溫度為480、550和620，時(shí)效時(shí)間4h，空冷。
表1ASTM-630材料主要化學(xué)成分 W%t
2.2 化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試驗(yàn)方法
金屬630材料抗硫化氫腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)依據(jù)GB4157-2006進(jìn)行。試驗(yàn)是在常溫常壓下，將承受拉伸應(yīng)力的試樣浸在經(jīng)酸化并以硫化氫飽和的氯化鈉水溶液中，為獲得硫化氫腐蝕開(kāi)裂數(shù)據(jù)，將外加應(yīng)力加到屈服強(qiáng)度的70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%，測(cè)定試樣的斷裂時(shí)間，直到720h試樣不發(fā)生斷裂的zui大應(yīng)力為止。
（1）化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試樣
試樣工作段長(zhǎng)25.4mm，直徑Φ6.35±0.13mm。拉伸試驗(yàn)采用恒載荷設(shè)備WPM在液力測(cè)壓計(jì)下能維持恒定壓力的靜重力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)中必須保證試樣與任何接觸試驗(yàn)溶液的其他金屬電絕緣。試樣周?chē)拿芊馐请娊^緣和氣密的，但要求在試樣位移時(shí)，密封所產(chǎn)生的摩擦力小到可以忽略不計(jì)。將整套試驗(yàn)裝置浸在試驗(yàn)溶液中，則試樣與夾具以及其他金屬部分必須電絕緣，并選用對(duì)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂不敏感的材料聚丙烯樹(shù)脂做夾具。對(duì)開(kāi)裂敏感的夾具必須用不傳導(dǎo)和不滲透的涂層*覆蓋。
（2）化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)容器采用標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試驗(yàn)箱。試驗(yàn)開(kāi)始前排除容器中的氧氣，在試驗(yàn)期間保證空氣不進(jìn)入容器，在硫化氫的流出線(xiàn)上裝一個(gè)小型出口捕集器，并在試驗(yàn)容器內(nèi)保持正壓，以防止氧氣通過(guò)小漏隙或從排氣管線(xiàn)擴(kuò)散進(jìn)入容器。試驗(yàn)過(guò)程中，由于乙酸的消耗，pH值隨時(shí)間而增大，為使pH值增大速度相對(duì)穩(wěn)定，試驗(yàn)容器的體積應(yīng)能保持每平方厘米試樣面積有20~100ml溶液。容器和夾具材料應(yīng)基本是惰性的。
試驗(yàn)用試劑硫化氫、氯化鈉、冰乙酸和醋酸鈉等均采用化學(xué)純等級(jí)的化學(xué)藥品，用蒸餾水配制。將50g氯化鈉和5g冰乙酸溶解于945g水中，初始酸度值應(yīng)為pH26~28，pH可能增加，但不超過(guò)pH4。試驗(yàn)溶液的溫度應(yīng)保持在24‡3℃。
（3）化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試驗(yàn)步驟
首先將清洗的試樣放進(jìn)試驗(yàn)容器內(nèi)，并接好必要的密封裝置，用惰性氣體凈化容器。試驗(yàn)容器凈化后，小心加載，不得超過(guò)既定的加載水平。然后立即將脫除空氣的溶液注入試驗(yàn)容器，以100~300ml/min流速通入硫化氫10~15min，使溶液為硫化氫所飽和，并記錄試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間。在試驗(yàn)期間必須保持硫化氫繼續(xù)流通，以每分鐘幾個(gè)氣泡的速度通過(guò)試驗(yàn)容器和出口捕集器，這樣既保持了硫化氫濃度又保持了一個(gè)微正壓，從而防止空氣通過(guò)漏隙進(jìn)入試驗(yàn)容器。用電計(jì)時(shí)器和微動(dòng)開(kāi)關(guān)記錄斷裂時(shí)間。可將拉伸試樣加載到屈服強(qiáng)度的一系列百分?jǐn)?shù)增量。為了嚴(yán)格確定破壞和不破壞的應(yīng)力，應(yīng)追加試樣進(jìn)行試驗(yàn)。
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥碳鋼及低合金鋼在濕度較大的硫化氫環(huán)境中易發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕SSC對(duì)石油、石化工業(yè)裝備的安全運(yùn)行構(gòu)成很大的威脅。對(duì)低濃度硫化氫環(huán)境，可通過(guò)凈化材質(zhì)、大幅度降低、s、p含量，含量，改善材料組織結(jié)構(gòu)等措施，對(duì)應(yīng)力腐蝕起到有效抑制作用。承受拉伸應(yīng)力的金屬在含硫化氫的低PH水環(huán)境中抗開(kāi)裂破壞的試驗(yàn)。碳鋼和低合金鋼抗EC（環(huán)境開(kāi)裂）的試驗(yàn)是在SSC（硫化物應(yīng)力開(kāi)裂）zui敏感的室溫條件下進(jìn)行的。其它類(lèi)型合金的EC敏感性與溫度的關(guān)系更復(fù)雜。
抗硫化氫試驗(yàn)方式：有A,B,C,D，四點(diǎn)彎曲法.五種試驗(yàn)方法。
溫度：25±3°C
受力：屈服強(qiáng)度80%或用戶(hù)自定
化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)試驗(yàn)介質(zhì) ：
溶液A：氯化納5%、冰乙酸0.5%、飽和硫化氫溶液
溶液B：氯化納5%、冰乙酸0.23%、乙酸鈉0.4%、飽和硫化氫溶液
評(píng)定：斷裂及裂紋
以GB/T 4157 為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。
檢測(cè)結(jié)果：無(wú)裂痕，無(wú)斷裂（*）
有裂痕，無(wú)斷裂
斷裂
試驗(yàn)類(lèi)型：按照ISO r539-2標(biāo)準(zhǔn)采用四點(diǎn)彎曲試樣。
試驗(yàn)溶液：NACE TM0177 A溶液。
試驗(yàn)加載應(yīng)力：≥80 %AYS（實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度）。
試驗(yàn)溫度：24℃±3℃。
試驗(yàn)頻次：僅在制造工藝驗(yàn)證時(shí)。
試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間：720 h。
化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)應(yīng)力腐蝕的發(fā)生條件和特征：
(1)必須是拉應(yīng)力；
(2)構(gòu)成一定材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境介質(zhì)是特定的；
(3)應(yīng)力腐蝕破裂速度遠(yuǎn)大于其他局部腐蝕速度，但比純力學(xué)(機(jī)械)斷裂速度小得多；
(4)應(yīng)力腐蝕斷裂，常在無(wú)明顯預(yù)兆的情況下突然發(fā)生，故其危害性極大；
(5)裂紋形態(tài)有晶間型、穿晶型和混合型3種；
(6)斷口形貌，宏觀上屬于脆性斷裂，其微觀上可觀察到斷面上仍有塑性流變痕跡。
硫化氫應(yīng)力腐蝕SSC
《不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法》YB/T 5362-2006
《金屬在硫化氫環(huán)境中抗特殊形式環(huán)境開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)》 GB/T 4157-2006
《金屬和合金的腐蝕 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)》
化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)
第1部分：試驗(yàn)方法總則GB/T 15970.1-1995
第2部分：彎梁試樣的制備和應(yīng)用 GB/T 15970.2-2000
第3部分：U型彎曲試樣的制備和應(yīng)用GB/T 15970.3-1995
第4部分：?jiǎn)屋S加載拉伸試樣的制備和應(yīng)用》GB/T 15970.4-2000
第5部分：C型環(huán)試樣的制備和應(yīng)用GB/T 15970.5-1998
第6部分：恒載荷或恒位移下的預(yù)制裂紋試樣的制備和應(yīng)用 GB/T 15970.6-2007
第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(yàn)GB/T 15970.7-2000
第8部分：焊接試樣的制備和應(yīng)用GB/T 15970.8-2005
驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：試件的受拉伸面在低倍顯微鏡下放大10倍檢查，試件受拉伸面無(wú)可見(jiàn)ssc
裂紋。硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（SSC）。 SSC硫化物應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)是指承受拉伸應(yīng)力的金屬在含硫化氫的低PH水環(huán)境中抗開(kāi)裂破壞的試驗(yàn)。碳鋼和低合金鋼抗EC（環(huán)境開(kāi)裂）的試驗(yàn)是在SSC（硫化物應(yīng)力開(kāi)裂）zui敏感的室溫條件下進(jìn)行的。其它類(lèi)型合金的EC敏感性與溫度的關(guān)系更復(fù)雜。
SSC的化學(xué)源頭是H2S氣體。SSC的本質(zhì)是含H2S的酸性環(huán)境。當(dāng)一種易受影響材料的表面與酸性氣體接觸時(shí)，H2S分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成金屬硫化物和氫原子。氫原子在拉伸應(yīng)力zui高的裂紋端擴(kuò)散到材料。晶格、晶格表面以及晶界上氫氣的擴(kuò)散和堆積降低了材料可塑性形變的能力，引起氫脆，使裂紋更容易擴(kuò)展。所以SSC屬于氫脆的特例。
化工閥門(mén)硫化氫環(huán)境抗環(huán)境斷裂(ssc)的試驗(yàn)
金屬材料在拉應(yīng)力或殘余應(yīng)力和酸性環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用下，易發(fā)生低應(yīng)力且無(wú)任何預(yù)兆的突發(fā)性斷裂，稱(chēng)作硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（SSC），這是酸性環(huán)境（又稱(chēng)為濕硫化氫環(huán)境）中破壞性和危害性zui大的一種腐蝕。NACE TM 0177 A法——金屬耐特殊形式環(huán)境斷裂H2S的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)，該方法可評(píng)價(jià)在單軸拉伸加載下的金屬抗環(huán)境開(kāi)裂能力。
該方法通過(guò)斷裂時(shí)間來(lái)確定材料抗環(huán)境開(kāi)裂的敏感性。通過(guò)應(yīng)力環(huán)給試樣加載所需應(yīng)力，將試驗(yàn)浸泡在飽和硫化氫溶液中，以觀察濕硫化氫環(huán)境中材料的開(kāi)裂狀況。試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間720H，試驗(yàn)溶液溫度在24±3℃范圍內(nèi)。試驗(yàn)后，放大10倍對(duì)試樣工作段進(jìn)行檢查，工件段斷裂或表面有裂紋視為不合格。
試驗(yàn)報(bào)告：試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)注明試驗(yàn)前后溶液的PH值以及試樣表面的氫鼓泡數(shù)量和肥寸。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
