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1、中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 UDC 6 6 9 . 1 4 : 6 2 0 . 1 8 4 . 6 管 线钢 抗阶 梯型 破 裂试 验方 法 G日 8650 8 8 T e s t me th o d o f p i p e l i n e s t e e l s f u r res l s t s n c e t o s t e p wi s e e n s c k i n g 本标准规定的试验方法是指管线俐在含有硫化氢水溶液的腐蚀环境中， 吸氢引起的阶梯型破裂试 验方法。本标准适用于壁厚为5 -3 0 m m的钢管。本方法不模拟现场任何特殊的使用条件， 也不提供 管 线 钢
2、 能 否使 用 的 判 据 ， 只提 供 一 套 能 在相 当短 时 间 内 辨 别 不 同材 料 对 阶 梯型 破 裂 敏感 性 的 可 重现 的 实 验 室 环境 条 件 和统 一 的 试验 方 法 原 理 1 门阶梯型裂纹是指管线钢在含硫化氢的水溶液中， 产生的沿轧制方向扩展的并在相邻的裂纹相互 连接时形成横截于厚度方向的， 形似阶梯的种特殊形状的裂纹。这种裂纹使管壁的有效厚度减薄， 当 管子 受 到 外 加应 力 时 ， 常常 发 生破 裂 。 1 . 2 管线钢的阶梯 Q 破裂是由于钢吸收由腐蚀而产生的氢所引起的当金属表面L 阴极释放出原 子态氢后( 例如因腐蚀或阴极充氢) 由于硫化
3、氢( 或少许其他含有氰化物和磷、 砷等化合物) 毒剂的存在， 促进原子氢向钢中扩散， 并在夹杂物或其他微观组织结构等不连续区域聚集并形成分子氢 产生很高随 力， 从而形成阶梯型裂纹和( 或) 氢鼓泡 1 . 3 钢材阶梯型破裂敏感性的高低决定于该钢材在规定的环境中产生裂纹数量、 长度和形状。本标 准是将不受力的试样暴露于常温、 常压、 含饱和硫化氢的人工海水中， 在规定试验时间以后， 取出试样， 根 据 试样 所 产 生 的裂 纹 数 量 、 长 度 及宽 度 评 定 其 阶梯 型 破 裂敏 感 性 试 样 2 . 1试样 尺寸 2 . 1 . 1 试样长度为1 0 0 士1 m m， 宽度为
4、2 。 士I m . 2 . 1 . 2试样 厚 度 是管 壁 厚 度 ， 以内 外表 面 最 多 只 能去 掉 1 m m, 如 有 必要 试 样 坯 料 可 以展 平 22 试样数I ii . 取样位置和取样方向 2 . 2 . 1 应从每个试验管上切取三个试样。 2 . 2 . 2 对于焊管应横切十焊缝取样， 与焊缝成9 0 0 或平行于焊缝( 与焊缝成 1 8 0) 取样。对于无缝管 按圆周等距1 2 0 。取样巴 2 . 2 . 3 无缝管和纵向焊管的母材试样， 应平行于管子纵轴 2 . 2 . 4 螺旋焊管的母材试样， 应平行于焊缝。 2 . 25 焊管的焊接区试样， 应垂直于焊缝
5、 试 样 取 向 和试 验 后 试样 的 切 取和 检 查 的 位置 如 图 1 5 所 示 中华人民共和国冶金工业部1 9 8 8 - 0 11 8 批准1 9 8 9 - 0 2 - 0 1 实 施 G B 8 6 5 0 一 8 8 图 1 直 缝 管 的焊 缝 区 管 轴 向和 车 L im ; 2 一 焊缝 ; 3 一 检 查 面 ;T 一 试祥 厚 度 图 2 I - V 缝 番2 一 轧 向 : 螺 旋 焊 管 母 材试 样 取 样 部位 3 一管轴向; 4 - 检 查面 ; 卜 试样厚度; 一管壁厚 图 3螺 旋 焊 管横 焊 缝 试 样取 样 部 位 I 一娜缝 ， 2 -管
6、 轴向; 3 -检查 面 ; 减 轧向; 一管壁厚; ，一 试样厚度 GB 8 6 5 0 一 8 8 图4 板材试样取样部位 1 - 4 1 向 . 2 一枪查面; T - 试 样A L 度 卜 一板材厚度 图 5 螺旋焊管纵向焊缝试样取样部位 I -焊缝. 2 一轧向 ;3 一管轴向1 4 - 检 查面 邵， 一试样厚度; I -管壁 厚 23 试样制备 2 . 3 . 1 可采用任何最方便的方法切取试样坯料。如果坯料采用气切。 则气切表面的热影响区应用 磨、 锯或机加工方法将其全部去掉。 2 3 . 2 试样的六个表面粗糙度均应达到R . 为 。 . 8 0 N m 2 . 3 . 3
7、不允许试祥表面带有涂层， 应将试样的六个表面都暴露于试验溶液中 2 . 4 试样的清洗和储存 2 . 4 . 1 暴露以前， 每个试样都应用丙酮或其他适合的溶剂除油， 油除得是否干净，可 用表面喷雾试验 测定， 要求试样表面达到完全浸润 2 . 4 . 2 除油后的试样在干燥器中储存的时间不能超过2 4 h 。若需储存更长的时间， 试样在暴露前应 再 除油 G B 8 6 5 0 一 8 8 2 . 4 . 3 试验以后， 每个试样均需清洗以便去除腐蚀产物和沉积物试样的清洗可采用去污剂、金属 丝 刷 或 小型 喷 砂 器 ， 但 不 宜 用酸 洗 或 任 何 其他 可 能 促进 氢 吸 收 的
8、清 洗 方 法 。 试验 设 备 3 . 1 本 试 验 可以 在任 何 方 便 的密 闭 的 容器 中进 行 ， 容 器 应有 充分 的 容积 放 置 试 验试 样 ， 并 其 有 导 入 纯氮气和硫化氢气及排出废气的进出日管路。典型试验装置简示于图6 中 图6 试验装置简图 1 - 硫 化氢瓶 : 2 -流Ri h 3 -捕集 瓶 ; 4 -试样; 5 一试验溶液; 6 - 1 0 % 氢氧化钠溶液 试 验 条 件 及步 驻 4 . 1 试 剂 4 1 . 1 木试验使用的试剂是纯氮、 硫化氢气体和人工海水 注 : 硫化氢 是剧毒 的 气体， 必须 小心处理( 见 附 录 A ) 4 .
9、1 . 2 气休应采用化学纯等级， 水应采用蒸馏水或去离子水( 见附录B ) 今1 . 3 人工海水应按附录C配制 4 . 1 . 4 溶液体积与试样整个表面积的比， 不得小于3 m 1 / c m 。 42 试验时间 4 . 2 . 1 试验规定进行9 6 h ， 时间从通硫化氢气体 1 h后开始计算 注 : 在规定的 9 6 h 试验时问内， 试样中的裂 纹虽得不到充分扩展， 但对于本试验 目 的 评 定阶 4A 破裂敏感性而言， 这个 时11 7 5 是足够 的 4 . 3 试验温度 4 . 3 . 1试验 溶 液 的 温 度应 保 持 2 5 士 3 C 4 . 4试 验 步骤 4 .
10、 4 . 1 试样应以窄面向下放在试验容器中， 并用最小直径为6 m m的玻璃或其他非金属棒把试样与 容n)试f 与试徉之问彼此隔开试样的纵轴可以相互垂直或平行( 见图7 ) , 4 . 4 . 2 只要满足规定的液面比并保证试样完全浸泡于溶液中， 相互不接触， 就可在一个容器中一次 暴 露 4 . 4 . 3 待试样放入容器后，将人工海水充人容器， 测量井记录溶液的 p H值。正确的p H值是 8 . 1 -8 . 3 然后密封容器， 进行净化处理和通入硫化氢气体。 4 . 4 . 4 纯氨气和硫化氢气体应从试验容器的底部附近通入 G B 8 6 5 0 一 8 8 图7 试样在溶液中放置方
11、法 t 一 试样 窄面 2 -试样宽面乡 3 一 玻 璃或其 他非金属棒 4 . 4 . 5 密封容器充入溶液后， 应立即以大于每升溶液每分钟1 0 0 mL的速度通入氮气， 以排除空气， 通氮时间至少1 h 4 . 4 . 6 排除空气后， 将硫化氢气体通入溶液， 通气速度为每升溶液每分钟 2 0 0 m L , 通气时问约I h o 当溶液， ， 硫化氢含量达到饱和后， 通气速度降至每升溶液每分钟 1 0 m L ， 以维持溶液的饱和浓度。 4 . 4 . 7试验 结 束 时 ， 应测 量 和 记 录溶 液 的 p H 值 。 当 p H 值 在 4 . 8 -5 . 4时 ， 试验 有
12、效 。 试样 评 定 5 . 1 试样应按 I 5图所示的位置切取和按指示的方向检查。 5 . 2为了 把 裂纹 与 小 的夹 杂 物 、 分层 、 划 痕 和 其他 不 连 续 部分 区 别 开 ， 每 个 断 面 都应 进 行 金相 抛 光 如果需要， 可以浸蚀， 但只能轻微的浸蚀， 因重的浸蚀可能遮蔽小的裂纹。 53 裂纹应按图8 进行测量， 对每个试样裂纹率的平均值和每个断面的裂纹率都应计算和报告 裂纹 敏 感 率 : C S R 一 影X b)b) X 10 0 %W X T 裂 纹长 度 率 裂 纹厚 度 率 C L R 一 孕、 、 。 。 % C T 二 一 E b XT ，
13、。 。 % 亡2) 式 中 裂纹长 度， m m ; 裂纹厚 度， m m 卜 _ 一 试样宽度， m 角; 一一试样厚度， m m 在 计 算 C S R 时 ，应 按 影 a X D ) X 1 0 0 y,W X T计 算不 应 按 C L R X C Y R 即 、* X 、: 简 , i f i CI R % ) A 卜 均 值 一 一一 一一一 一一 - 一 一J一 一一一 一一 _ 平均 了 百 一? 1一一一一 A 3 匕立二 一平 均 值 三 个 试 样 的 平均 值 GB 8650 一 88 附录A 处理硫化氢时的安全考虑 ( 辛 卜 允件 ) A . 1 毒 性 硫化氢所
14、造成的工业中毒事故也许比任何其他单一化学药品要多， 许多事故已导致死亡， 因此应谨 慎处理硫化氢。凡使用硫化氢的实验都要细致地布署。对于s h工作制的场所， 空气中硫化氢最大允 许浓度为2 0 p p m 一 这 一 浓度已大大超过嗅觉能觉察的水平， 但是嗅觉神经在这种气氛下经过2 -1 5 min 后( 取决于浓度) 就会变得迟钝. 因此嗅觉井不是 一 种完全可靠的报警系统 厂 面 简 要地 阐述 一 些 人 类 对 各 种浓 度 硫 化 氢 的 生 理 学 反应 。在 1 5 02 0 0 p p m 浓 度 范 围 中 长期 停 留会 导致肺 水 肿 ， 在 这 个浓 度 范 围 中 中
15、毒 的 预 兆 症状 是 恶 心 、 胃痛 、 打 隔 . 咳嗽 、 头痛 、 头 昏眼 花和 水 肿 在这种亚急性暴露下极可能引起肺的并发症， 例如肺炎。在5 0 0 p p .条件下， 3 0 m m之内通常就失去 知觉， 并导致急性中毒反应。在7 0 0 1 0 0 0 p p m范围内不到1 5 m m就失去知觉， 3 0 m i n 之内死亡浓 度超过1 0 0 0 p p m时一口深呼吸便瞬时失去知觉， 接着因呼吸完全失效和心跳停止而迅速死亡 A . 2火 灾 和怪 炸 的 危 险 硫化氢是一种可燃性气体， 燃烧产物是有毒的二氧化硫， 此外， 硫化氢在空气中的爆炸极限范围为 4 写
16、- 4 6 纬， 应采取适当的预防措施来防止这些危险的发生 A . 3 对试验时安全工作理议 试验均应在通气良好能排出全部硫化氢的毒气橱内进行， 硫化氢流速应保持得很小， 使硫化氛的排 出量可减到最少。为了进一步减少硫化氢气体的排出量， 对流出的气体可用 1 0 0/ a N . O B溶液吸收， 此溶 液需要定期更新。应采取措施防止硫化氢中断时氢氧化钠溶液倒流进入试验容器， 凡工作中用到硫化 氢 时 ， 应 备 有 适 当 的安 全 设施 应特别注意压力调节器上的输出压力， 因为下流压力因腐蚀产物碎片等物的堵塞而增大， 可千扰低 流速调节。贮气钢瓶应牢靠地固定住， 防止钢瓶翻倒和头部破损。由
17、于 硫化氢在钢瓶内是以液态存在， 当最后4液态硫化氢蒸发后， 压力从了 ZM P a降到大气压所经历的时间较短。 因此应经常检查高服 表。 1 饭 力降 到。5 2 -0 . 6 9 M P a 时， 调节 器的控制可 能出现波 动， 应调换 钢瓶 不允 许在不关闭 阀门或 未断开试验容器流管的情况下停止气流. 否则溶液将继续吸收硫化氢， 并倒流进入流线、 调节器、 甚至硫 化氢钢瓶中去。在流线上装上止回阀， 在止回阀正常工作情况下可以防止上述问题的发生。万 一 发生 这样的事故， 应尽快而又安全地排出剩余的硫化氢， 并通知制造厂特别注意这个钢瓶 G B 8 6 5 0 一 8 8 附录B 试
18、 验 方 法 的说 明 ( 补 充 件 ) B . 1 试荆纯度要求的理由 对水中杂质卞要关心两个方而，其 一 是碱性和酸性缓冲成分， 它们会改变试验溶液的p H值; 其一 是有机和无机化合物， 它们会改变腐蚀反应的本质。氧化齐 j 会把部分硫化氢转变为可溶性产物， 例如多 硫化物和连多硫酸， 它们也会影响腐蚀过程。 为r 确保工 业氯化单的 流动性良好， 常加入 碳酸镁、 硅 铝酸钠等碱 性物质( 不除去它们) ， 这些碱 性 物质会大大地影响p H值. 为厂 获得较低的硫化氢分压的气体， 需将氮( 或其他惰性气体) 与硫化氢不断混合， 这样在溶液中也 可得 到一 个 较 低 的硫 化 氢
19、浓度 在这种情况下， 氮或其他惰性气体中如含有痕量杂质氧， 氧化产物的积累就会导致腐蚀率的变化和 ( 或) 氢进入金属速度的变化巴 B . 2 排除和隔绝氧的理由 在现场和试验室的研究中已注意到氧的重要影响，因此创造具有最少溶解氧污染的环境并保持这 种状况是非常重要的 在含有硫化氢的盐水中氧的污染能引起腐蚀率剧增二个数量级。 ， 般说来， 氧也能减少氢的放出 和减少氢进入金属， 然而系统地研究影响这些现象的参数( 如应用于阶梯型破裂) 在文献中还不曾报导 过 有时将少最氧或多硫化馁加入到含水的精炼馏分中去， 同时小心地控制p H值到8 左右， 以减少腐 蚀和氢鼓泡. 此作用可归因于腐蚀产物的改
20、变 在缺乏充分的数据足以确定和阐明这些现象对阶梯型破裂影响的情况下， 认为应采取一切合理的 预防措施来排除和隔绝氧。本标准方法所用的预防措施仅增加少许费用、 困难或复杂性， 但却使氧的影 响 减到 最 小 G B 8 6 5 0 一 8 8 附录C 人工海水的配制及化学成分 ( 补 充 件 ) C . 1 1 号 原 液 配制 Mg C l, “ 6 H , O Ca C l , S T CL “ 6 H , O 3 8 8 9 . 0 g / 7 L : : 6:; 一 ; 7 C . 2 2号原液配制 K C1 N a HC O, KB * H , B O, N月F 4 8 6 . 2 g
21、 / 7 L 1 4 0 . 7 g / 7 L 7 0 . 4 g / 7 L 1 9 . 6 g / 7 L 2 . 1 g / 7 L C . 3 人工海水配制方法 称2 4 5 . 3 4 g N a C I 和 4 0 . 9 4 g 无水 N a ,S O , 溶于8-9L蒸馏水中， 在缓慢而有力的搅拌 下加入 2 0 0 .L 1 号 原 液和 1 0 0m L2 号 原 液 ， 然 后将 总 体 积 稀释 到 1 0 L ， 用 0 . 1 N N a O H溶 液 调 枢 D H 值到 8 . 2 C . 4 人工海水化学成分 N a C l M g Cl , Na , S
22、O, Ca CI , K C 1 2 4 . 5 3 g / L 5 . 2 0 g / L 4 . 0 9 g / L 1 . 1 6 g / L 0 . 6 9 5 g / L K Br H, B O, S , Cl Na F Na H CO 0 . 1 0 1 g / L 0 . 0 2 7 g / L 0 . 0 2 5 g / L 0 . 0 0 3 g / L 0 . 2 0 1 g / L 附加 说 明 本标准由冶金工业部钢铁研究总院负责起草。 本 标准 主 要 起草 人陈 树 俊 。 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀
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