酸性介质中的断裂力学：SENT和SENB试样的一些表征试验

目前，关于如何确定酸性环境中管道的断裂韧性，还没有明确的指南。我们的专家，鲁道夫·阿莫列洛开展了研究，以便更好地了解在酸性介质中，测试技术如何影响断裂韧性。

对测试的要求越来越高断裂韧性尤其是在管道中在酸性环境中. 酸性流体和气体的存在会使管道恶化，其影响范围从小针孔泄漏到灾难性故障。

介绍

单边切口拉伸（SENT）试样通常比紧凑拉伸（CT）或单边切口弯曲（SENB）试样给出的参数保守工程关键评估（ECA）和适合服务（FFS）用于含缺陷管道弯曲分析时的计算。

一般来说，对于碳钢，H2S浓度的增加主要由于氢脆效应导致断裂韧性降低。

因此，当考虑H2S影响时，最大容许缺陷尺寸（通过ECA计算预测）较小。对于自由流速度，这意味着对于相同的缺陷尺寸，失效评估图上的初始定位更接近（甚至在）临界区。在酸性环境中执行发送试验，预计将为ECA/FFS分析提供更接近真实材料行为的数据，平衡所用试样几何形状的典型不太保守参数和更严格的腐蚀环境条件。

设计并测试了一些表征试验，比较了SENT和SENB样品在空气中的J-R曲线和在酸性环境中的J-R曲线。本文讨论了发送试验的结果。

测试设置

yabo娱乐vip在进行试验之前，材料选择、安装程序和样品制备必须保证在所有试验阶段（从预加载到断裂力学试验结束）没有任何污染和持续存在H2S起泡。不对称容器的设计可确保溶液浓度符合标准或客户规范。由于试验是在H2S鼓泡的情况下进行的，因此应特别注意确保正确的健康和安全条件以及操作人员和测量仪器的保护。

在进行断裂力学试验之前，使用能够施加高达250kN恒定载荷的特殊加载架，在预先选定的载荷下，将样品预先装入H2S中。在整个预充电时间内对荷载稳定性进行监控，以确保裂缝稳定性。当出现裂纹扩展并分析样品时，停止试验。保存数据日志以备将来进行调查和检查。裂纹监测是利用直流电位降（DCPD）系统实现的，该系统在所有预充电框架之间按顺序和周期进行电子切换。DCPD电子放大器、滤波器、占空比和采样频率的设计在整个测量周期内都具有较高的精度。开发的软件用于控制DCPD系统，允许在试验过程中实时估计裂纹扩展。预充电期通常为1周。

从预装料架上取下样品，并使用设计用于确保H2S持续存在和安全处理试验装置的小车将样品移动到断裂力学试验架上。

然后，使用DCPD系统以非常低的速度进行断裂力学试验，发送样品的最小速度为3.16 10-3 M√M⁄s。对于SENB样品，最小速度为5 10-3M√m/s。溶液温度在240℃±20℃范围内。

整个测试持续时间通常在8到12小时之间。

试验装置特性

为了保证数据的准确性，在试验装置上进行了多次对比试验。使用以下试验条件在下图中报告了一些示例：

–试验溶液：NACE试验溶液。B、 H2S 0.2 bar分压（30%）与N平衡，最大O2<10 ppb

–预加载：150MPa时1wk

–F.M.速度：0.1√（仅WM）；0.4√，4.0√[HAZ（热影响区）和WM（焊接金属）]

试验结果

发送样品X65、BxB 36 mm、表面缺口NQ、帽侧、HAZ和WM的试验结果如以下J-R曲线所示。对每个样品使用相同的焊接团队，使用相同的设备和相同的材料批次进行焊接。每个系列的实验点代表10个样本数据的平均值和标准差。另外10个样品在WM空气中进行了对比试验。

酸性环境和不同试验速度的综合影响是明显的：速度越高，数据越接近“空气中”的曲线。

在酸性条件下预加载和试验的相关影响如下：

–相对于“空中”曲线，数据的离散度增加至少两倍，

–对于“酸性条件下”的所有样品，传播曲线第一部分的J几乎为0（Δa从0到≈0.1 mm）。

在发送大样本的情况下，与测试的一样，残余应力的影响与在相对高的负载下预充电一周的样本有关。在早期资格预审阶段，仅在150MPa下预加载几天后，观察到自发裂纹扩展。随后的残余应力测量强调了样品制备的机械加工和0.4%的预应变只能降低其值。

结论

在H2S溶液中预充一段时间后，在酸性条件下（H2S）进行断裂力学试验，结果更接近实际应用中的材料行为。

一个专门的测试程序和仪器已经设计和特点，以保证可靠的结果，可用于自由流速度/出口信贷安排。

实验数据表明，酸性条件对预加载和断裂力学都有显著影响。不同的试验速度对H2S存在下J曲线的测定有显著影响。

有关SENT、SENB、断裂韧性、断裂力学测试的更多信息，请联系Rodolfo Amoriello进一步讨论立即联系我们.