ssc硫化氫應力腐蝕試驗——容大檢測

1. 什么是SSC硫化氫應力腐蝕？

SSC是硫化物應力開裂 的縮寫，它是氫致開裂 的一種形式，發(fā)生在高強度鋼和某些合金在拉伸應力和濕硫化氫 環(huán)境共同作用的條件下。

核心要素：

敏感材料：通常是高強度鋼、高硬度焊縫區(qū)域。

腐蝕環(huán)境：含有水和硫化氫的環(huán)境。

拉伸應力：必須存在持續(xù)的拉伸應力，可以是外加應力（如管道內(nèi)壓），也可以是殘余應力（如焊接、冷加工產(chǎn)生的應力）。

破壞機理：

硫化氫在水中電離產(chǎn)生氫離子。

氫離子在鋼表面被還原成氫原子。

硫化氫的存在會“毒化”這一反應，阻礙氫原子結合成氫分子逸出，從而使得大量氫原子滲透到鋼的內(nèi)部。

氫原子在鋼的微觀缺陷處（如夾雜物、晶界）聚集，結合成氫分子，產(chǎn)生巨大的內(nèi)部壓力。

在拉伸應力的共同作用下，導致材料發(fā)生脆性開裂。這種開裂通常沒有明顯的塑性變形，非常突然和危險。

2. SSC試驗的目的

SSC試驗的主要目的是評估和篩選金屬材料（主要是鋼管、管件、閥門、壓力容器用鋼等）在含硫化氫酸性環(huán)境中的抗硫化物應力開裂能力。

通過該試驗，可以：

確保材料適用性：確認所選材料能否在特定的酸性油氣田環(huán)境中安全使用。

質(zhì)量控制：作為產(chǎn)品出廠驗收的標準。

研發(fā)支持：幫助開發(fā)具有更優(yōu)抗SSC性能的新材料和新工藝。

3. 常用試驗標準

國際上和國內(nèi)有多個標準來規(guī)范SSC試驗，其中最著名和廣泛應用的是美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE） 的標準。

NACE MR0175 / ISO 15156：《石油和天然氣工業(yè) 油氣生產(chǎn)中含硫化氫環(huán)境中使用的材料》—— 這是一個材料選擇的標準，規(guī)定了在H2S環(huán)境下使用的材料必須滿足的要求。SSC試驗是驗證材料是否符合該標準的重要手段。

NACE TM0177：《金屬在H2S環(huán)境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂的實驗室試驗方法》—— 這是具體試驗方法的標準，詳細規(guī)定了如何進行SSC測試。它包含了四種主要的試驗方法：

方法A：標準拉伸試驗

方法B：三點彎曲梁試驗

方法C：C形環(huán)試驗

方法D：雙懸臂梁試驗

中國國家標準：例如 GB/T 4157（等效于ISO 7539-2，金屬和合金的腐蝕 應力腐蝕試驗 第2部分：彎梁試樣的制備和應用），其方法與NACE TM0177類似。

4. 主要試驗方法簡介（以NACE TM0177為例）

方法A：標準拉伸試驗

試樣：從產(chǎn)品上截取并加工成標準尺寸的圓棒拉伸試樣。

過程：將試樣放置在特定的腐蝕溶液（模擬H2S環(huán)境）中，并施加一個恒定的拉伸載荷（通常為材料實際屈服強度的某個百分比，如80%或90%）。持續(xù)浸泡720小時（30天）。

結果判定：如果在720小時內(nèi)試樣沒有斷裂，則認為通過測試。記錄斷裂時間和施加的應力水平。

方法B：三點彎曲梁試驗

試樣：矩形截面的長條試樣。

過程：將試樣放置在兩個下支撐點上，用一個上壓頭在中間施加力，使其產(chǎn)生恒定的彎曲應力。然后將整個裝置浸入試驗溶液中。

優(yōu)點：試樣制備簡單，可以同時測試多個試樣，效率高。常用于批量材料的質(zhì)量檢驗。

結果判定：同樣觀察720小時內(nèi)是否開裂。

方法C：C形環(huán)試驗

試樣：從一個環(huán)或管上切割下來的C形環(huán)。

過程：通過擰緊一個螺栓來對C形環(huán)施加應力，然后浸入試驗溶液。

應用：特別適用于測試管材、棒材和螺栓等產(chǎn)品的抗SSC性能。

方法D：雙懸臂梁試驗

目的：主要用于測定材料的門檻應力強度因子（KISSC），這是一個材料抵抗應力腐蝕裂紋擴展能力的臨界參數(shù)。

試樣：帶有預制疲勞裂紋的緊湊試樣。

過程：對試樣施加一個恒定的位移，測量裂紋擴展速率或確定不發(fā)生擴展的臨界應力強度因子。

應用：更側重于科學研究和對材料性能的深入評估。

總結

SSC硫化氫應力腐蝕試驗是保障酸性油氣田安全生產(chǎn)的一道關鍵防線。它通過模擬嚴酷的服役環(huán)境，在實驗室中對材料進行加速測試，以預測其在實際應用中的長期可靠性。任何計劃用于含硫化氫環(huán)境的設備，其材料都必須通過相應的SSC測試認證。

容大檢測成于2008年，是一家專業(yè)第三方研究機構，擁有CMA和CNAS雙重資質(zhì)。秉承“科學，公正、創(chuàng)新、高效”的質(zhì)量方針，容大檢測為您提專業(yè)SSC硫化氫應力腐蝕試驗服務。

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