T/CAPEC 46-2024 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理技术要求

ICS03.080.99
CCS A 20
团体标准
T/CAPEC46—2024
金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理技术要求
SupervisiontechnicalrequirementsfortestingofmetalsforresistancetosulfidestresscrackingandstresscorrosioncrackinginH2Senvironment
2024-07-16发布2024-11-01实施
中国设备监理协会发布

目 次
前言………………………………………………………………………………………………………… Ⅲ
1 范围……………………………………………………………………………………………………… 1
2 规范性引用文件………………………………………………………………………………………… 1
3 术语和定义……………………………………………………………………………………………… 1
4 通用要求………………………………………………………………………………………………… 2
5 试验过程的监理要求…………………………………………………………………………………… 2
5.1 试验准备…………………………………………………………………………………………… 2
5.2 方法A:拉伸试验…………………………………………………………………………………… 2
5.3 方法B:三点弯曲试验……………………………………………………………………………… 3
5.4 方法C:C形环试验………………………………………………………………………………… 3
5.5 方法D:双悬臂梁(DCB)试验……………………………………………………………………… 4
5.6 方法E:四点弯曲试验……………………………………………………………………………… 4
5.7 试验报告…………………………………………………………………………………………… 4
附录A (资料性) 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理控制点及
控制方式……………………………………………………………………………… 5
参考文献……………………………………………………………………………………………………… 7
Ⅰ
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前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请 注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国设备监理协会提出并归口。
本文件起草单位:西安摩尔石油工程实验室股份有限公司、中国石油技术开发有限公司、中国石油
天然气集团有限公司西南油气田物资分公司、北京隆盛泰科石油管科技有限公司。
本文件主要起草人:张春婉、刘锋、尚汉青、程文平、姚业强、蔡彬、郭梦龙、黄飞、鄂志鹏、闫凯、
韩晓璐、付豪。
Ⅲ
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金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和
应力腐蚀开裂试验监理技术要求
1 范围
本文件规定了硫化氢环境中金属抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验过程的监理技术要求,包
括对试验用试剂、试验装置、试样、试验程序等的监督内容。本文件涉及5种试验方法的监理要求:
———方法A:拉伸试验;
———方法B:三点弯曲试验;
———方法C:C形环试验;
———方法D:双悬臂梁(DCB)试验;
———方法E:四点弯曲试验。
本文件适用于硫化氢环境中金属抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验的监理服务。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T4157 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法
GB/T26429 设备工程监理规范
GBZ/T259 硫化氢职业危害防护导则
3 术语和定义
GB/T4157、GB/T26429界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
硫化物应力开裂 sulfidestresscracking;SSC
在有水和硫化氢存在的情况下,与腐蚀和拉应力[残留的和(或)施加的]有关的一种金属开裂形
式,属于氢引起的应力开裂,硫化物存在时,促进金属表面腐蚀所产生的原子氢进入金属,并使金属韧性
下降、产生脆性断裂。
[来源:GB/T4157—2017,3.3]
3.2
应力腐蚀开裂 stresscorrosioncracking;SCC
受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中,由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的
脆性断裂现象。在有水和硫化氢存在的情况下,一般指与局部腐蚀的阳极过程和拉应力[残留的和(或)
施加的]相关的开裂形式。
[来源:GB/T4157—2017,3.2]
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4 通用要求
4.1 监理服务的策划、实施和控制管理应符合GB/T26429的要求。
4.2 在监理服务活动前,应对监理服务活动进行策划,根据项目特点确定监理控制点及控制方式。金
属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验的监理控制点见附录A。
4.3 监理机构应依据GBZ/T259对其监理人员进行培训,并做好安全防护。
4.4 在实施监理过程中,如实际情况或条件发生变化,可对监理计划、监理细则进行修订。
5 试验过程的监理要求
5.1 试验准备
5.1.1 依据项目要求审查实验室资质。
5.1.2 审查试验人员上岗证、硫化氢试验操作培训记录和安全防护相关培训记录。
5.1.3 审查工艺技术文件,包括作业指导书、设备操作规程等。
5.1.4 试验用气体、试剂的监理应包括以下内容:
a) 检查试验用气体及试剂的纯度,审核出厂合格证书;
b) 审核蒸馏水检测报告或验证记录。
5.1.5 检查试验用仪器设备,包括拉伸试验机、粗糙度仪(对比试块)、气体流量计、溶解氧测定仪、减压
阀、滴定管、移液管或移液枪、应力环、挠度计、千分尺、游标卡尺、电子秤、硫化氢报警仪等试验用仪器、
仪表、设备的检定/校准情况,核查有效期。
5.1.6 见证取样过程,包括取样位置、加工方式和取样方向。
5.1.7 检查试样数量、试样表面粗糙度、试样标记及标记位置。
5.1.8 试验溶液配备的监理应包括以下内容:
a) 见证溶液配比过程;
b) 核查溶液体积与试样表面积的比值;
c) 见证溶液pH 值测试。
5.2 方法A:拉伸试验
5.2.1 见证试样标距段直径测量;核查要求应力水平下对应的试验载荷计算结果。
5.2.2 核查试验温度。
5.2.3 见证试样及试验用配件(若需要)清洗除油、脱水干燥过程。
5.2.4 见证载荷装置的选用及试样安装过程并核查以下记录:
a) 载荷装置的载荷范围;
b) 所使用载荷装置的载荷误差情况;
c) 试样与试验溶液中的其他金属(若有)电绝缘情况。
5.2.5 见证试样加载过程。
5.2.6 见证试验溶液加入过程,核查试验装置管路连接情况。
5.2.7 见证试验溶液预除氧、除氧及试验容器除氧过程,包括检查氮气通气流量和通气时间;审核除氧
后溶液中溶解氧浓度和溶液pH 值测试结果验证记录。
5.2.8 见证试验溶液中硫化氢气体饱和过程,包括核查通气速度、通气时间和通气过程中溶液的透明
度情况;审核硫化氢气体饱和后试验溶液的pH 值测试及试验溶液中硫化氢气体浓度测试结果验证
记录。
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5.2.9 确认试验溶液中硫化氢气体饱和后,见证试验计时开始,并记录开始时间。
5.2.10 审核试验持续24h后及每周试验溶液中的硫化氢浓度测试结果验证记录。
5.2.11 核查试验结束时间。
5.2.12 试验结束后,见证试验溶液pH 值检测和溶液中硫化氢浓度测试、试样拆卸及清洗过程,审核试
验过程温度监测记录。
5.2.13 试验结果评定的监理应包括以下内容:
a) 对于断裂试样:核查试样断裂时间,审核试验记录与电子计时器及微动开关记录时间的一
致性;
b) 对于未断裂试样:10倍放大镜检查试样表面情况。
5.3 方法B:三点弯曲试验
5.3.1 见证试样尺寸(厚度、试样梁的外支点跨距)测量;核查挠度计算结果。
5.3.2 核查试验温度。
5.3.3 见证试样及试验用配件清洗除油、脱水干燥过程。
5.3.4 见证试样安装过程,核查试样与夹具接触电绝缘情况。
5.3.5 见证试样加载过程。
5.3.6 见证试验溶液加入及试验装置管路连接过程。
5.3.7 依据5.2.7要求见证试验溶液除氧过程。
5.3.8 见证试验溶液中硫化氢气体的通入速度和通入时间。
5.3.9 确认试验溶液中硫化氢气体饱和后,见证试验计时开始,并记录开始时间。
5.3.10 审核试验过程中浸泡试样容器的硫化氢气体补充记录。
5.3.11 核查试验结束时间。
5.3.12 试验结束后,见证试验溶液pH 值检测和溶液中硫化氢浓度测试、试样拆卸及清洗过程,审核试
验过程温度监测记录。
5.3.13 试验结果评定的监理应包括以下内容:
a) 检查试样表面情况,核查失效试样数;
b) 核查虚拟临界应力计算结果。
5.4 方法C:C形环试验
5.4.1 见证试样尺寸(直径、宽度、厚度)测量,核查宽厚比、直径厚度比值;核查要求应力水平下对应的
挠度计算结果。
5.4.2 核查试验温度。
5.4.3 见证试样及试验用配件清洗除油、脱水干燥过程。
5.4.4 见证试样安装过程,核查试样与夹具接触的电绝缘情况。
5.4.5 见证试样加载过程,核查挠度加载结果。
5.4.6 见证试验溶液加入及试验装置管路连接过程。
5.4.7 依据5.2.7要求见证试验溶液除氧。
5.4.8 依据5.2.8要求见证试验溶液中硫化氢气体通入。
5.4.9 确认试验溶液中硫化氢气体饱和后,见证试验计时开始,并记录开始时间。
5.4.10 审核试验开始24h后及每周试验溶液中的硫化氢浓度测试值或测试结果验证记录。
5.4.11 核查试验结束时间。
5.4.12 试验结束后,见证试验溶液pH 值检测和溶液中硫化氢浓度测试、试样拆卸及清洗过程,审核试
验过程温度监测记录。
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5.4.13 试验结果评定的监理应包括以下内容:
a) 对于断裂试样:核查试样断裂时间,审核试验记录与电子计时器及微动开关记录时间的一
致性;
b) 对于未断裂试样:10倍放大镜检查试样表面情况。
5.5 方法D:双悬臂梁(DCB)试验
5.5.1 核查试验温度。
5.5.2 见证试样尺寸测量。
5.5.3 见证试样清洗除油、脱水干燥。
5.5.4 见证试样上加载孔的初始间距测量。
5.5.5 见证楔形块压入切槽过程。
5.5.6 见证重新测量试样上两侧孔的间距,核查实际悬梁位移量计算值。
5.5.7 见证试样再次除油清洗、脱水干燥。
5.5.8 见证试样放置、试验溶液加入及试验装置管路连接过程。
5.5.9 依据5.2.7要求见证试验溶液除氧。
5.5.10 依据5.2.8要求见证试验溶液中硫化氢气体通入。
5.5.11 确认试验溶液中硫化氢气体饱和后,见证试验计时开始,并记录开始时间。
5.5.12 审核试验持续24h后及每周试验溶液中的硫化氢浓度测试值或测试结果验证记录。
5.5.13 核查试验时间。
5.5.14 试验结束后,核查试验过程温度监测记录,见证试验后的溶液pH 值检测和溶液中硫化氢浓度
测试、试样表面腐蚀产物去除。
5.5.15 试验结果评定的监理应包括以下内容:
a) 见证载荷-位移曲线测试过程,核查平衡载荷;
b) 见证移走楔形块后试样打开过程;
c) 见证裂纹长度测量;
d) 核查试样断面;
e) 核查每个试样的应力强度因子计算结果。
5.6 方法E:四点弯曲试验
5.6.1 见证试样尺寸(长、宽、高)测量;核查要求应力水平下对应的挠度计算结果。
5.6.2 本方法后续试验监理要求见5.4.2~5.4.13。
5.7 试验报告
5.7.1 审核检测报告内容,包括试验依据、试验方法、溶液pH 值、试样尺寸和相关试验数据。五种试验
应审核的试验数据如下:
a) 拉伸试验法、C形环法试验、四点弯曲试验:每个应力水平下的失效/不失效数据、失效时间;
b) 三点弯曲试验:失效/不失效数据和虚拟应力值、失效时间;
c) 双悬臂梁试验:所有有效试验的悬臂位移、临界应力场强度因子、实际试验时间。
5.7.2 检查检测报告的签字及盖章情况。
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附 录 A
(资料性)
金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理控制点及控制方式
金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理控制点及控制方式见表A.1。
表A.1 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理控制点及控制方式
序号名称监理内容控制方式引用章节
1 试验准备
实验室资质
人员资质
相关作业文件
试验用气体、试剂
试验用仪器、设备、量具
取样
试样检查
溶液配备
溶液pH 值测试
RRRRR
HWWH
5.1
2
拉伸试验
三点弯曲试验
C形环试验
四点弯曲试验
试样尺寸测量
加载量计算
试验温度检查
试样清洗除油
试样安装
试样加载
除氧过程
溶液除氧后溶解氧浓度及pH 值测试
硫化氢饱和过程
硫化氢饱和后试验溶液pH值测试及硫化氢气体浓度测试
试验过程中,溶液中硫化氢浓度测试记录
试验期间硫化氢气体补充记录
(仅三点弯曲试验和四点弯曲试验)
试验时间
试验结束溶液pH值检测及试验溶液中硫化氢气体浓度测试
试样拆卸及清洗
试验过程温度监测记录
试样结果评定
虚拟应力计算结果(仅三点弯曲试验)
H
R
WWWWW
R
W
RR
R
WHW
R
H
R
5.2
5.3
5.4
5.6
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表A.1 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂试验监理控制点及控制方式(续)
序号名称监理内容控制方式引用章节
3 双悬臂梁试验
试验温度
试样尺寸测量
试样清洗除油
加载孔的初始间距测量
楔形块压入切槽
试样两侧孔间距测量
实际悬梁位移量计算结果
试样再次清洗除油
试样在容器中的放置
除氧过程
溶液除氧后溶解氧浓度及pH 值测试
硫化氢饱和过程
硫化氢饱和后试验溶液pH 值及硫化氢气体浓度测试
试验过程中,溶液中硫化氢浓度测试记录
试验时间
试验结束溶液pH值检测及试验溶液中硫化氢气体浓度测试
试验过程温度监测记录
试样表面腐蚀产物去除
载荷-位移曲线测试
裂纹长度测量
试样断面检查
应力强度因子计算结果
WWWWWW
R
WWW
R
W
RR
WH
R
WHHH
R
5.5
4 试验报告试验报告内容及签章R 5.7
注:R———文件审核点;W———现场见证点;H———停止见证点。
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参 考 文 献
[1] GB/T19001—2016 质量管理体系 要求
[2] NACE0177LaboratoryTestingofMetalsforResistancetoSulfideStressCrackingand
StressCorrosionCrackinginH2SEnvironments