抗硫化物应力开裂（SSC）、氢致开裂（HIC）试验

NACE MR0175/ISO 15156 是针对石油、天然气及相关工业中含硫化氢（H₂S）环境下设备用材料的抗硫化物应力开裂（SSC）、氢致开裂（HIC）等性能的国际标准，明确了材料选型、制造、测试及质量控制要求。以下分核心要求、关键试验方法及检测报告必含数据三部分说明。

一、标准核心适用范围与总体要求

1. 适用环境界定

标准仅适用于含 H₂S 的 aqueous（水基）环境，需同时满足以下条件（环境参数需在报告中明确）：

• H₂S 分压（Pₕ₂ₛ）：≥0.0003 MPa（约 2.95 ppmv，25℃、101.3 kPa 条件下）；

• 环境温度：≤232℃（SSC 关键限值，超过此温度需额外验证）；

• pH 值：无固定限值，但需在试验报告中记录实际测试环境 pH（影响腐蚀与氢脆敏感性）。

2. 材料覆盖范围

适用于油气开采、集输、加工等环节的金属材料，包括：

• 结构钢、管线钢、压力容器钢；

• 螺栓、螺母等紧固件；

• 阀门、泵体等承压部件；

• 排除范围：纯奥氏体不锈钢（除非经特殊处理并验证）、铅、锌及锌合金等。

3. 总体质量要求

• 材料化学成分、力学性能（抗拉强度、屈服强度等）需符合标准附录 A/B 的限值；

• 制造工艺（如热处理、焊接）需稳定，且需在报告中说明（如回火温度、保温时间）；

• 最终产品需通过 SSC、HIC 等针对性试验验证。

二、关键试验方法及参数（SSC/HIC）

1. 硫化物应力开裂试验（SSC）——720h

SSC 试验模拟含 H₂S 环境下材料在拉伸应力作用下的开裂敏感性，核心依据NACE TM0177（标准指定方法），试验参数需与报告严格对应。

2. 氢致开裂试验（HIC）——96h

HIC 试验评估材料在含 H₂S 环境下因氢渗透导致的内部开裂（无外部应力），核心依据NACE TM0284，试验参数如下：

三、检测报告必含数据与内容框架

报告需满足 “可追溯、可复现” 原则，除上述试验数据外，还需包含以下核心模块：

1. 基本信息模块

• 委托方 / 检测方名称、报告编号、试验日期；

• 材料信息：牌号（如 API 5L X65）、炉号、批号、规格（直径 / 厚度）、制造厂家；

• 试验依据：明确 “NACE MR0175/ISO 15156-XX”（XX 为具体部分，如 15156-1 为通用要求）。

2. 材料预处理数据

• 化学成分：C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo 等元素的实测值（需符合标准附录 A 限值）；

• 力学性能：抗拉强度（Rₘ）、屈服强度（Rₚ₀.₂）、伸长率（A）、硬度（如 HV10，需≤22HRC 或标准规定值）；

• 热处理工艺：淬火温度、回火温度、保温时间、冷却方式（如 “620℃回火 2h，空冷”）。

3. 试验过程数据

• 环境控制记录：SSC/HIC 试验的温湿度、溶液 pH 值、通气速率的实时监测曲线（或每隔 12h 记录一次数据）；

• 应力加载记录：SSC 试验的加载力 - 位移曲线、应力保持稳定性（如是否出现应力松弛）；

• 试样状态记录：试验前 / 后试样的外观照片（标注编号、尺寸）。

4. 结果判定与结论

• 逐项比对：将 SSC 的 “开裂情况”、HIC 的 “CLR/CTR/CSR” 与标准限值对比；

• 综合结论：明确材料是否符合 NACE MR0175/ISO 15156 要求（如 “该批 API 5L X65 钢经 720h SSC 试验无开裂、96h HIC 试验 CLR=8%≤15%，符合标准要求”）；

• 附加说明：如试验过程中的异常情况（如溶液泄漏、设备故障）及处理方式。

5. 溯源性文件

• 检测设备校准证书编号（如拉力试验机、pH 计、硬度计）；

• 试验人员资质、审核 / 批准人签字；

• 原始记录附件（如力学性能测试原始数据、微观观察原始照片）。

四、常见注意事项

1. 环境参数一致性：SSC/HIC 的溶液 pH 值、H₂S 通气速率直接影响试验严酷度，需在报告中精确记录，避免 “约”“大概” 等模糊表述；

2. 硬度控制：材料硬度是 SSC 敏感性的关键指标，报告中需注明硬度测试位置（如 “距焊缝中心 2mm 处”）及实测值；

3. 批次代表性：试样需从同一批次材料中随机抽取，报告中需明确试样与成品的对应关系（如 “试样取自成品管段编号 XXX”）。