如何進行金屬材料的應力腐蝕和scc應力腐蝕開裂測試

應力腐蝕作為引發構件失效的主要原因之一，無明顯征兆，卻往往給工程帶來災難性損失。因此非常有必要對可能在相關環境下工作的材料進行應力腐蝕性能試驗，并以其試驗數據用以作為該材料在設計、生產和投入使用前應力腐蝕性能指標的參考。

SCC：應力腐蝕開裂，是在有水和H2S存在的情況下，與局部腐蝕的陽極過程和拉應力相關的一種金屬開裂，是應力與腐蝕介質協同作用下引起的金屬斷裂現象。機械設備/零件在拉應力和腐蝕介質的共同作用下，將出現低于材料極限強度的脆性開裂現象，導致設備和零件失效，這種現象稱為應力腐蝕開裂(SCC)。

SCC： Sulfide stress cracking 硫化物應力開裂試驗，也叫硫化氫應力腐蝕開裂試驗，在有水的H2S存在的情況下，與腐蝕和拉應力有關的一種金屬開裂。

一、什么是應力

應力是物體由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時，在物體內各部分之間用以抵抗這種外因的作用，并試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置而產生相互作用的內力。在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。

二、什么是應力腐蝕

應力腐蝕是指材料、機械零件或構件在靜應力(主要是拉應力)和腐蝕的共同作用下產生的失效現象，即由殘余或外加應力導致的應變和腐蝕聯合作用產生的材料破壞過程。應力腐蝕導致材料的斷裂稱為應力腐蝕斷裂。

應力腐蝕一般認為有陽極溶解和氫致開裂兩種。常見應力腐蝕的機理是:零件或構件在應力和腐蝕介質作用下，表面的氧化膜被腐蝕而受到破壞，破壞的表面和未破壞的表面分別形成陽極和陰極，陽極處的金屬成為離子而被溶解，產生電流流向陰極。由于陽極面積比陰極的小得多，陽極的電流密度很大，進一步腐蝕已破壞的表面，再加上拉應力的作用，破壞處逐漸形成裂紋，裂紋隨時間逐漸擴展直到斷裂。這種裂紋不僅可以沿著金屬晶粒邊界發展，而且還能穿過晶粒發展。

ssc腐蝕應力環

三、應力腐蝕性能檢驗

應力腐蝕作為引發構件失效的主要原因之一，無明顯征兆，卻往往給工程帶來災難性損失。因此非常有必要對可能在相關環境下工作的材料進行應力腐蝕性能試驗，并以其試驗數據用以作為該材料在設計、生產和投入使用前應力腐蝕性能指標的參考。

目前國際公認標準金屬材料應力腐蝕是《BS EN ISO 7539 Corrosion of Metals and Alloys－Stress Corrosion Testing》合訂本，我國GB/T 15970《金屬和合金的腐蝕-應力腐蝕試驗》則等同采用ISO標準，該標準中給出了多種應力腐蝕評價方法，歸納起來主要有3種試樣類型和3種加載形式：試樣類型即光滑試樣、帶缺口試樣和預制裂紋試樣；加載形式即恒位移、恒載荷和慢應變速率。

四、SCC試驗(模擬工況)

試驗標準：NACE TM0177-2016；試樣類型：按照ISO7539-2標準采用四點彎曲試件；試驗溶液：模擬現場介質溶液(初始PH=3~4);試驗加載應力：=80%AYS(實測屈服強度);HS分壓：3.4MPa；CO2分壓：2.4MPa；試驗溫度：30℃；試驗頻次：僅在制造工藝驗證時;試驗持繼續時間：720h；驗收標準：試件的受拉伸面在低倍顯微鏡下放大10倍檢查，試件受拉伸面無可見SSC裂紋;試驗報告：試驗報告中應注明試驗前后溶液的PH值。

應力腐蝕測試標準：

NACE TM 0177-2005：金屬在H2S環境中抗硫化物應力開裂和應力腐蝕

GB/T4157-2006金屬在硫化氫環境中抗特殊形式環境開裂實驗室試驗

ISO 15156-1-2009石油和天然氣工業 油、氣生產中含硫化氫(H2S)環境下使用的材料 耐裂化材料選擇的一般原則

SY/T 0599-2006天然氣地面設施抗硫化物應力開裂和抗應力腐蝕開裂的金屬材料要求

涉及測試：scc測試    ssc測試