碳鋼和低合金鋼抗SOHIC應力導向氫致開裂評價實驗方法

當暴露在濕硫化氫化境中時，碳鋼和低合金鋼會出現多種形式的環境開裂（EAC）問題，比如

（1）高硬度和焊接區硫化物應力開裂SSC、（2）母材氫致開裂HIC、（3）焊縫附近應力導向氫致開裂SOHIC。

SOHIC裂紋：包含了小尺寸HIC氫致開裂裂紋（氫原子合成氫分子導致），并把鋼材內不同平面的HIC小裂紋連在一起。SOHIC的裂紋形貌和HIC不同，如下圖。

圖1 無應力作用下碳鋼中的HIC裂紋

圖2 有應力作用下碳鋼中的SOHIC裂紋

SOHIC應力導向氫致開裂的形貌大體可以描述為：和主應力（外加應力或殘余應力）方向垂直的一系列小裂紋，沿厚度方向像“梯子”一樣將已有的HIC細小裂紋連接在一起。下圖為15mm厚環焊縫試樣，在熱影響區的邊緣靠近焊根位置可以看到4.6mm深的SOHIC裂紋。

圖3 SOHIC裂紋典型照片

AMPP TM21451-2023 Evaluation of carbon and low-alloy steels for resistance to stress oriented hydrogen induced cracking (SOHIC)提供了評價管道和壓力容器用鋼在硫化氫溶液環境下抗SOHIC的試驗方法，將三軸應力加載四點彎曲試樣放置在NACE TM0177-A溶液中，在室溫和常壓飽和硫化氫環境下進行14天測試。實驗結束后，需要記錄裂紋是否存在，包括位置、尺寸、裂紋深度、裂紋路徑，給出裂紋的形貌照片。

圖4 一種用于SOHIC測試的加載夾具

圖5 母材和焊縫SOHIC試樣實驗后形貌照片

圖6 SOHIC裂紋產生機制示意圖（HIC小裂紋萌生、發展、HIC裂紋在多層的發展、裂紋連接）

涉及測試：應力導向氫致開裂試驗（SOHIC）