HIC氢致开裂试验详解.docx

1、HIC 氢 致 开 裂 试 验 又 叫 抗 氢 诱 导 裂 纹 试 验、抗 氢 脆 试验，氢 致 开 裂（HIC）英 文 全 称 是：Hydrogen inducedcracking，简 称 HIC。与 金 属 原 子 相 比，氢 原 子 尺 寸 很 小，容 易 从 金 属 原 子 间 的 间 隙 扩 散 至 金 属 基 体 内 部，与 基 体 发生 物 理 化 学 作 用，从 而 降 低 金 属 基 体 的 机 械 性 能。氢致开裂的原理氢 致 开 裂 的 机 理：当 钢 浸 渍 在 含 硫 化 氢 的 环 境 中，因腐 蚀 而 产 生 的 氢 便 渗 入 钢 中，原 子 状 氢 扩 散 到

2、 达 非 金 属 夹杂 物 等 界 面，在 其 缺 陷 部 位 转 变 为 分 子 氢，提 高 了 空 洞 的内 压。（1）氢 脆各 种 情 况 下 产 生 的 氢 原 子 直 接 渗 透 到 钢 内 部 后，使 钢晶 粒 间 原 子 结 合 力 降 低，造 成 钢 材 的 延 伸 性、端 面 收 缩 率降 低，强 度 也 发 生 变 化。氢 脆 理 论：在 裂 纹 尖 端 有 与 阳 极反 应 相 应 的 阴 极 反 应 发 生。所 生 成 的 氢 或 加 工 氢 进 入 钢 中引 起 氢 致 开 裂。（2）氢 腐 蚀氢 与 钢 中 的 碳 化 物 发 生 反 应 产 生 甲 烷，甲 烷 气

3、 体 不 能从 钢 中 扩 散 出 去，聚 集 在 晶 粒 间 形 成 局 部 高 压，造 成 应 力集 中，进 而 使 钢 材 产 生 微 裂 纹 或 鼓 泡。氢的来源可分为内氢和外氢两种：（1）内 氢 是 指 材 料 在 使 用 前 内 部 就 已 经 存 在 的 氢，主要 是 冶 炼（原 材 料 中 的 水 分）、酸 洗（酸）、电 镀（阴 极析 氢）、焊 接（焊 接 前 未 烘 干）、热 处 理（淬 火 等）等 过程 中；（2）外 氢 或 环 境 氢 是 指 材 料 在 使 用 过 程 中 吸 收 的 氢。如 在 H2 或 H2S 气 体 或 H2S 水 溶 液 中 服 役 时，H2 或

4、 H2S能 分 解 出 H 进 入 构 件 或 试 样。在 氢 气 压 力 的 作 用 下，不 同 层 面 上 的 相 邻 氢 鼓 泡 裂纹 相 互 连 接，形 成 阶 梯 状 特 征 的 内 部 裂 纹 称 为 氢 致 开 裂，裂 纹 有 时 也 可 扩 展 到 金 属 表 面。HIC 的 发 生 也 无 需 外 加 应力，一 般 与 钢 中 高 密 度 的 大 平 面 夹 杂 物 或 合 金 元 素 在 钢 中偏 析 产 生 的 不 规 则 微 观 组 织 有 关。现 在 已 广 泛 运 用 氢 致 裂纹(HIC)来 描 述 裂 纹 类 型，并 且 被 NACE 国 际 组 织 采 用。试

5、 验 方 案 及 标 准NACE TM0284 管 线 钢 和 压 力 容 器 抗 氢 致 开 裂 评 定 方法GB/T 8650管 线 钢 和 压 力 容 器 钢 抗 氢 致 开 裂 评 定 方法试 样 要 求:样 品 尺 寸：长 100mm，宽 20mm。1）厚 度 30mm：平 行 取 样，同 一 产 品 取 1 组 样 品，数 量 为 3 个；2）30mm 厚 度 88mm：阶 梯 取 样，同 一 产 品 取 1组 样 品，数 量 为 3 个；3）厚 度 88mm：阶 梯 取 样，1 样 品 厚 度 30mm，按 实 际 厚 度 取 最 大 数 量 样 品 数。HIC 试 验 过 程1

6、、A溶 液 是 质 量 分 数 为5%氯 化 钠 及0.50%冰 乙 酸的 蒸 馏 水 溶 液；2、HIC 氢 致 开 裂 试 验 过 程 为：（1）制 备 试 样；（2）放 入 试 验 容 器；（3）配 制 溶 液；（4）测 初 始 溶 液 的pH；（5）以100ml/min/L的 速 度 通 氮 气 除 氧 两 个 小 时；（6）以200ml/min/L的 速 度 通 入 H2S 至 少1小时 至 溶 液 饱 和；（7）测 饱 和H 2 S溶 液 的pH值 和 H2S 的 含 量；（8）维 持H 2 S正 压 至 测 试 结 束；（9）测 试 验 终 止 时 溶 液 的pH值；（10）测 试 结 果 检 验。