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NACE酸性气体腐蚀测试

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发布时间：2025-04-12 00:07:49 更新时间：2025-04-11 00:09:06

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

NACE酸性气体腐蚀测试：检测项目与关键要点

NACE（美国腐蚀工程师协会）酸性气体腐蚀测试是石油、天然气和化工行业评估材料在含硫化氢（H₂S）等酸性环境中抗腐蚀性能的核心标准。此类测试主要用于确保材料在恶劣酸性条件下的安全性和耐久性，避免因氢脆、硫化物应力腐蚀开裂（SSC）或氢致开裂（HIC）等失效导致事故。以下重点解析其检测项目及技术细节。

一、核心检测项目

1. 硫化物应力腐蚀开裂（SSC）测试

目的：评估金属材料在H₂S环境中因应力和腐蚀共同作用导致的脆性断裂风险。
适用材料：高强度钢、焊接接头、油套管、阀门等。
测试标准：NACE TM0177、ISO 15156。
测试方法：
- 恒载荷拉伸试验：施加恒定应力（通常为材料屈服强度的80-90%），浸泡在含H₂S的酸性溶液中（如NACE溶液A：5% NaCl + 0.5%乙酸，饱和H₂S）。
- 四点弯曲试验：通过弯曲试样模拟应力集中，测试至试样断裂或达到规定时间（通常720小时）。
判定标准：试样无裂纹或断裂为合格。

2. 氢致开裂（HIC）测试

目的：检测钢在H₂S环境中因氢原子渗透导致的内部裂纹扩展。
适用材料：低碳钢、管线钢、压力容器用钢。
测试标准：NACE TM0284、ISO 8495。
测试方法：
- 将试样浸泡在H₂S饱和的酸性溶液（pH 2.6-3.0）中96小时。
- 通过金相切片观察试样截面裂纹长度、宽度及数量。
判定指标：
- 裂纹敏感率（CLR）：裂纹长度占试样宽度的百分比。
- 裂纹厚度率（CTR）：裂纹宽度占试样厚度的百分比。
- 裂纹数量（CSR）：单位面积内的裂纹数。
- 通常要求CLR ≤ 15%，CTR ≤ 5%。

3. 应力导向氢致开裂（SOHIC）测试

目的：评估在应力梯度下HIC裂纹的定向扩展风险（常见于焊接热影响区）。
测试方法：结合SSC和HIC测试条件，通过预制裂纹或缺口试样模拟应力集中。
判定标准：裂纹扩展长度不超过预设阈值。

4. 电化学腐蚀速率测试

目的：测量材料在酸性环境中的均匀腐蚀速率。
测试方法：
- 线性极化电阻（LPR）：通过电化学工作站测定瞬时腐蚀速率。
- 失重法：试样浸泡后称重，计算单位时间的质量损失（单位：mm/year）。
适用标准：ASTM G1、ASTM G5。

5. C形环试验（C-Ring Test）

目的：评估管材或环形部件在H₂S环境中的抗应力腐蚀能力。
测试方法：对C形试样施加环向应力，浸泡在H₂S溶液中，观察是否开裂。

6. 双悬臂梁（DCB）试验

目的：测定材料在H₂S环境中的应力腐蚀裂纹扩展阈值（KISSC）。
测试标准：NACE TM0177 Method D。
方法：预制裂纹试样加载至特定应力强度因子（K），监测裂纹是否扩展。

二、测试流程与条件

环境模拟：
- H₂S浓度：根据工况选择（如1000-5000 ppm）。
- 溶液成分：典型为5% NaCl + 0.5%乙酸（pH 2.6-3.0）。
- 温度：常温至60°C（根据实际工况调整）。
- 压力：常压或高压（如10-30 bar）。
试样制备：
- 取样方向（横向/纵向）、表面处理（抛光或保留轧制状态）。
- 焊接试样需包含焊缝、热影响区及母材。
测试周期：
- SSC测试：通常720小时。
- HIC测试：96小时。
结果评估：
- 宏观/微观裂纹观察、氢渗透量测定、腐蚀产物分析（SEM/EDS）。