酸性介质中的断裂力学:SENT和SENB试样的一些表征试验

目前，对于如何在酸性环境中确定管道的断裂韧性，还没有明确的指导方针。我们的专家,Rodolfo Amoriello已经开展了研究，以更好地了解SENT测试技术如何影响酸性服务中的断裂韧性。

对测试的需求越来越大断裂韧性在管道,特别是在酸环境中．酸性流体和气体的存在会使管道恶化，其影响可能从微小的针孔泄漏到灾难性的故障。

介绍

众所周知，单边缺口拉伸(SENT)试样通常给出的保守参数小于紧凑拉伸(CT)或单边缺口弯曲(SENB)工程关键评估(ECA)和适合服务(FFS)用于分析含有缺陷的管道弯曲时的计算。

总的来说，对于碳钢来说，H2S浓度的增加主要是由于氢脆效应导致断裂韧性降低。

因此，当考虑H2S效应时，最大允许缺陷尺寸(ECA计算预测)较小。对于FFS，这意味着对于相同的缺陷大小，故障评估图上的初始定位更接近(甚至在内部)关键区域。在酸性环境中进行的SENT测试，预计将为ECA/FFS分析提供更接近真实材料性能的数据，平衡在更严格的腐蚀环境条件下使用的样品几何形状的不太保守的典型参数。

设计并测试了一些表征试验，以比较SENT和SENB样品在空气中的J-R曲线与在酸性环境中的J-R曲线。本文讨论了SENT测试的结果。

测试设置

yabo娱乐vip测试前的材料选择、安装程序和样品准备必须保证在所有测试阶段没有任何污染和H2S气泡的持续存在;从预加载到断裂力学试验结束。不对称容器的设计，以保证正确的溶液浓度，根据标准或客户的规格。由于测试是用H2S鼓泡进行的，因此特别注意确保正确的健康和安全条件以及对操作人员和测量仪器的保护。

在断裂力学测试之前，样品在预先选定的载荷下使用特殊的加载框架预充入H2S，该框架能够施加高达250kN的恒定载荷。在整个预充期间监测载荷稳定性，以保证裂纹的稳定性。当裂纹扩展时停止试验，并对试样进行分析。数据日志被保存以备将来调查和检查。裂纹监测是通过直流电位差(DCPD)系统在所有预充电帧之间进行顺序和循环的电子切换来实现的。DCPD电子放大器、滤波器、占空比和采样频率都被设计为在所有测量周期内具有较高的精度。该软件的开发是为了控制DCPD系统，允许在测试期间实时估计裂纹扩展。预充电周期一般为1周。

样品从预装药架中取出，并使用一台车移动到断裂力学测试架，该台车的设计旨在确保H2S的持续存在和测试装置的安全处理。

然后使用DCPD系统在非常低的速度下进行断裂力学测试，SENT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个10-3M√m /s。溶液温度范围240C±20C。

总的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。下面的图表中报告了使用以下测试条件的一些示例:

-测试溶液:NACE测试溶胶B, H2S 0.2 bar分压(30%)与N平衡，最大O2 < 10 ppb

-预加载:1wk @ 150MPa

- f.m.速度:0.1√(仅WM);0.4√、4.0√[HAZ(热影响区)和WM(焊接金属)]

测试结果

SENT样品，X65, BxB 36mm，表面缺口NQ，帽侧，HAZ, WM的测试结果如下图所示。焊接是使用相同的焊接团队为每个样品，使用相同的设备和相同的材料批次。每组实验点代表10个样本数据的平均值和标准差。另有10个样品已在空气中进行WM测试，以作比较。

酸雨环境和不同测试速度的综合影响是明显的:速度越高，数据越接近“空气中”曲线。

与预加载和酸性条件下测试相关的影响是:

-增加了至少两倍的数据色散与“在空气中”的曲线有关，

-对于所有“在酸性条件下”的样品，在传播曲线的第一部分J几乎为0 (Δa从0到≈0.1 mm)。

在大试样的瞬变情况下，与试验结果一样，在相对较高的载荷下预充一周的试样，残余应力的影响是相关的。在资格预审阶段，预加载仅几天，@150MPa，就观察到裂纹的自发扩展。随后的残余应力测量强调了样品制备的加工和0.4%的预应变仅降低了其值。

结论

在H2S溶液中预充一段时间后，在酸性条件(H2S)下进行了断裂力学测试，结果更接近实际材料的行为。

为保证FFS / ECA测试结果的可靠性，设计了专用的测试程序和仪器。

实验数据表明，酸性条件对预加载和断裂力学均有显著影响。在H2S存在的情况下，不同的测试速度对j曲线的测定有显著影响。

关于SENT, SENB，断裂韧性，断裂力学测试的更多信息，请联系Rodolfo Amoriello今天联系我们．