石油和天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料

第2部分: 抗開裂碳鋼和低合金鋼，以及鑄鐵的使用

警告：使用ANSI/NACE MR0175/ISO 15156本部分內(nèi)容所選擇的碳鋼、低合金鋼以及鑄鐵，所耐受的是石油和天然氣生產(chǎn)中含H2S環(huán)境，但不一定所有服役條件下都能抗腐蝕開裂。設(shè)備用戶的職責(zé)是選擇適用于服役環(huán)境的碳鋼、低合金鋼以及鑄鐵。

本版本與第一版本（ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-2:2003）相比，有以下改動(dòng)：

包含對(duì)堆焊焊接工藝評(píng)定的要求；

包含表A.1焊縫硬度方面的應(yīng)用限制變動(dòng)；

包含ASTM硬度標(biāo)準(zhǔn)的ISO等同物；

包含少量其它技術(shù)調(diào)整；

使文本意圖更加清晰，糾正編輯錯(cuò)誤。

1.范圍

本部分對(duì)用于石油天然氣工業(yè)以及天然氣處理工廠含有H2S環(huán)境中的設(shè)備所使用的碳鋼和低合金鋼的選擇和認(rèn)證提出了要求和建議。這些設(shè)備的失效，會(huì)給工作人員以及公眾的健康和生命安全或環(huán)境帶來很大的危害。本部分有助于避免設(shè)備發(fā)生這種高昂代價(jià)的腐蝕損壞。本部分補(bǔ)充而不是代替相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范或細(xì)則中已有的材料技術(shù)要求。

本部分?jǐn)⑹隽虽摽褂闪蚧飸?yīng)力開裂（SSC）引起的破壞的性能以及應(yīng)力定向氫致開裂（SOHIC）和軟區(qū)開裂（SZC）的有關(guān)現(xiàn)象。

本部分還敘述了鋼抗氫致開裂（HIC）和可能發(fā)展成的階梯裂紋（SWC）的性能。

本部分只涉及開裂，不涉及均勻腐蝕（質(zhì)量減少）或局部腐蝕造成的材料損失。

表1中給出了適用于本部分的不詳盡的設(shè)備清單，包含允許的例外。

本部分內(nèi)容適用于按常規(guī)彈性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)和制造設(shè)備所用材料的選擇和評(píng)定。對(duì)于使用塑性準(zhǔn)則的設(shè)計(jì)（例如基于應(yīng)變和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)），按照本標(biāo)準(zhǔn)第1部分的第5章要求。

附錄A列出了抗SSC的碳鋼和低合金鋼材料，A.2.4包括了鑄鐵的使用要求。

本部分內(nèi)容不一定適用于煉油或下游的加工設(shè)備。

2.引用標(biāo)準(zhǔn)

本文件的使用離不開以下參考文件。若所參考得文件標(biāo)明了時(shí)間，表示只采用該時(shí)間版本；若沒有注明時(shí)間，則表示引用的是其最新版本（包括其修正版）。

ISO 6506-1 金屬材料.布氏硬度試驗(yàn).第1部分:試驗(yàn)方法

ISO 6507-1 金屬材料.維氏硬度試驗(yàn).第1部分:試驗(yàn)方法

ISO 6508-1 金屬材料.洛氏硬度試驗(yàn).第1部分:試驗(yàn)方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K刻度)

ISO 6892-1 金屬材料.拉伸試驗(yàn).第1部分：室溫下的試驗(yàn)方法

ISO 10423 石油和天然氣工業(yè).鉆井和開采設(shè)備.井口設(shè)施和采油樹設(shè)備

ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-1:2009 石油和天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料 第1部分：抗裂紋材料選擇的一般原則

ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-3:2009 石油和天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料 第3部分：抗開裂耐蝕合金和其他合金

NACE TM0177-2005 抗H2S環(huán)境中的硫化物應(yīng)力開裂（SSC）和應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）用材的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

NACE TM0284管線鋼和壓力容器抗氫致開裂評(píng)定方法

3.術(shù)語及定義

ANSI/NACE MR0175/ISO 15156-1:2009中確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本部分

3.1 布氏硬度 Brinell hardness （HBW）

根據(jù)ISO6506-1進(jìn)行測量的硬度值，通常采用直徑為10mm的硬質(zhì)合金球并且加載29.42kN的力。

3.2 泡點(diǎn)壓力 bubble-point pressure

在一定的工作溫度下，開始有氣泡在液體中形成時(shí)的壓力。

3.3 拋光 burnish

在器件（材料）與一些硬質(zhì)材料（例如硬化鋼球）之間以摩擦接觸的方式，使該器件表面光滑的過程。

3.4 鑄造 casting

將熔融金屬注入模具中，通過使熔融金屬在模具中凝固來獲得最終形狀或接近最終形狀的金屬件。

3.5 鑄鐵 cast iron

含碳量大約在2%~4%之間的鐵碳合金。

3.5.1 灰鑄鐵 grey cast iron

以片狀石墨存在，斷口表面呈灰色的鑄鐵。

3.5.2 白口鑄鐵 white cast iron

由于有滲碳體存在，斷口表面呈白色的鑄鐵。

3.5.3 可鍛鑄鐵 malleable cast iron

白口鑄鐵經(jīng)熱處理后，大部分或所有的滲碳體轉(zhuǎn)化成石墨（回火碳）的鑄鐵。

3.5.4 球磨鑄鐵 ductile cast iron；nodular cast iron

在熔融狀態(tài)下用一種元素（通常是鎂或鈰）進(jìn)行過石墨球處理形化處理的鑄鐵。

3.6 滲碳體 cementite

鋼的微觀結(jié)構(gòu)組織，主要由碳化鐵（Fe3C）組成。

3.7 冷加工 cold working

冷變形 cold deforming

冷鍛 cold forging

冷成形 cold forming

金屬在一定溫度和應(yīng)變率下發(fā)生塑性變形，從而導(dǎo)致形變硬化，通常但不一定是在室溫下進(jìn)行。

3.8 適用性 fitness-for-purpose

在預(yù)期使用條件下使用的適宜性。

3.9 易切削鋼 free-machining steel

有意加入如硫、硒和鉛等元素以提高切削加工性能的鋼。

3.10 下臨界溫度 lower critical temperature

鐵基金屬在加熱過程中開始形成奧氏體或在冷卻過程中完成奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度。

3.11 滲氮 nitriding

氮被滲入到金屬材料（最普遍的是鐵基合金）表面的表面硬化工藝。

如液體滲氮、氣體滲氮、離子滲氮和等離子滲氮。

3.12 正火 normalizing

把鐵基合金加熱到相變區(qū)間（奧氏體化）以上某一溫度，并保持一定時(shí)間，然后在靜止的空氣中（或保護(hù)氣體中）冷卻到相變區(qū)以下某一溫度。

3.13 塑性變形 plastically deformed

在超過彈性極限即應(yīng)力與應(yīng)變成比例的極限的應(yīng)力作用下發(fā)生的永久性變形。

3.14 承壓部件 pressure-containing parts

預(yù)期功能失效時(shí)將導(dǎo)致其中的流體釋放到環(huán)境中的部件。

3.15 淬火加回火 quenched and tempered

淬火硬化然后回火。

注1：淬火硬化是先奧氏體化，然后進(jìn)行冷卻，使得奧氏體或多或少完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也可能轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。

注2：回火是一次或多次加熱至規(guī)定的，低于下轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度或保持在這一溫度，然后以適當(dāng)?shù)乃俾世鋮s，使得組織結(jié)構(gòu)有所改善并獲得規(guī)定的性能。

3.16 C標(biāo)尺洛氏硬度 Rockwell hardness （HRC）

根據(jù)ISO 6508進(jìn)行測量，采用圓錐形金剛石壓頭施加一個(gè)1471N載荷而獲得的硬度值。

3.17 噴丸硬化 shot peening

在可控制條件下選擇一種介質(zhì)（通常為圓形鋼丸）轟擊材料表層，導(dǎo)致材料表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。

3.18 消除應(yīng)力 stress relieving

把金屬加熱到合適的溫度，并且在這一溫度下保持足夠長的時(shí)間以減少殘余應(yīng)力，然后緩慢冷卻盡量使新產(chǎn)生的殘余應(yīng)力降到最小。

3.19 回火 tempering

把金屬加熱到低于臨界溫度以降低硬度并提高其韌性的熱處理。這一工藝適用于淬火鋼、淬火鑄鐵，有時(shí)也適用于正火鋼。

3.20 抗拉強(qiáng)度 tensile strength

極限強(qiáng)度 ultimate strength

最大載荷和原始橫截面積之比。

3.21 試驗(yàn)批 test batch

代表同一批次產(chǎn)品的樣本組，按照特定的程序?qū)Υ硇詷悠愤M(jìn)行試驗(yàn)?zāi)艽_定其符合規(guī)定要求。

3.22 管件 tubular component

有一個(gè)軸向孔洞的圓筒形構(gòu)件（管），用于鉆井和生產(chǎn)作業(yè)中輸送流體。

3.23 維氏硬度 Vickers hardness （HV）

根據(jù)ISO 6507-1進(jìn)行測量，采用正四棱椎體金剛石壓頭并且加載一個(gè)適用的載荷而獲得的硬度值。

3.24 焊件 weldment

在一個(gè)組件上已經(jīng)進(jìn)行過焊接的部分，包括焊縫金屬、熱影響區(qū)（HAZ）以及鄰近的母材。

3.25 焊縫金屬 weld metal

在焊接過程中焊件上已融化的部分。

4.符號(hào)及縮略語

本部分內(nèi)容采用以下術(shù)語：

AYS 實(shí)際屈服強(qiáng)度

CLR 裂紋長度比值

CR C型環(huán)（測試）

CSR 裂紋敏感性比值

CTR 裂紋厚度比值

DCB 雙懸臂梁（測試）

FPB 四點(diǎn)彎（測試）

HBW 布氏硬度（硬質(zhì)合金壓頭）

HIC 氫致開裂

HRC 洛氏硬度（標(biāo)尺C）

HSC 氫應(yīng)力開裂

HV 維氏硬度

OCTG 石油專用管，如套管、油管和鉆桿

pH2S硫化氫分壓

Rp0.2根據(jù)ISO 6892-1確定的屈服強(qiáng)度

SMYS 規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度

SOHIC 應(yīng)力導(dǎo)向氫致開裂

SSC 硫化物應(yīng)力開裂（硫化物應(yīng)力腐蝕開裂）

SWC 階梯裂紋

SZC 軟區(qū)開裂

T 溫度

UNS 統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)（按照SAE-ASTM 統(tǒng)一編號(hào)系統(tǒng)中的金屬及合金）

UT 單軸拉伸（測試）

5.采購信息

5.1準(zhǔn)備材料購買技術(shù)規(guī)格書時(shí)可能需要在設(shè)備使用者、設(shè)備供應(yīng)商以及材料生產(chǎn)商之間進(jìn)行合作及資料交流，以確保所購材料符合本標(biāo)準(zhǔn)的第1部分和第2部分要求。

5.2需提供以下信息：

首選材料的類型和/或鋼級(jí)（如果知道）；

設(shè)備類型（如果知道）；

本部分的引用條款；

抗SSC材料選擇的驗(yàn)收根據(jù)，見條款7；

抗HIC的要求，見條款8.

5.3對(duì)于那些不在附錄A中描述或列出的、通過按照附錄B以及本標(biāo)準(zhǔn)第1部分進(jìn)行的適用性評(píng)定測試的其它碳鋼或低合金鋼，設(shè)備使用者和設(shè)備供應(yīng)商或材料生產(chǎn)商可以達(dá)成一致作為使用材料。認(rèn)證測試要求可以擴(kuò)展到耐SOHIC和SZC。

如果購買者打算使用這類協(xié)議、擴(kuò)展部分和評(píng)定方法，應(yīng)當(dāng)在材料購買技術(shù)規(guī)格書中注明相應(yīng)的附加信息。這些信息可以包括：

SSC測試要求，見7.1,7.2；

在特定酸性介質(zhì)中的服役條件，以及

其它特殊要求

5.4附錄C描述了如何計(jì)算H2S的分壓，附錄D為如何判斷流體的pH值給予指導(dǎo)。

5.5購買材料所需的信息應(yīng)填入適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)表中，推薦的格式參見附錄E。

6.影響碳鋼和低合金鋼在含H2S環(huán)境中性能的因素

在含H2S環(huán)境中，碳鋼和低合金鋼的性能受復(fù)雜的交互作用參數(shù)影響，包含以下幾個(gè)方面：

a）材料的化學(xué)成分、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品形式、強(qiáng)度、硬度和局部變化的程度、冷加工量、熱處理?xiàng)l件、微觀結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)均勻性、晶粒尺寸、材料的純凈度；

b）H2S分壓或在水相中的當(dāng)量濃度；

c）水相中的氯離子濃度；

d）水相的酸度（pH）；

e）硫或其它氧化劑的存在；

f）暴露在非生產(chǎn)流體中；

g）暴露溫度；

h）總的拉伸應(yīng)力（外加應(yīng)力+殘余應(yīng)力）；

i）暴露時(shí)間。

當(dāng)采用本部分為含H2S環(huán)境油氣開采系統(tǒng)中選擇合適材料時(shí)，這些因素應(yīng)當(dāng)被考慮。

7.耐SSC、SOHIC和SZC碳鋼和低合金的評(píng)價(jià)和選擇

7.1選項(xiàng)1采用條款A(yù).2選擇耐SSC鋼（和鑄鐵）

7.1.1pH2S＜0.3kPa（0.05psi）

對(duì)于pH2S＜0.3kPa（0.05psi）環(huán)境下耐SSC材料的選擇，本部分沒有做詳細(xì)考慮。通常，在這類環(huán)境下，不需要專門的預(yù)防措施來選擇使用的鋼材，但是，高敏感性鋼還是可能會(huì)開裂。影響鋼敏感性因素的附加信息以及該條件下發(fā)生SSC以外的開裂機(jī)制在7.2.1中給出。

7.1.2pH2S≥0.3kPa（0.05psi）

如果H2S的分壓大于等于0.3kPa（0.05psi），應(yīng)當(dāng)按照條款A(yù).2挑選耐SSC鋼。

注1：條款A(yù).2中所描述或列出的鋼耐受的是在油氣開采以及天然氣脫硫裝置中的SSC。

注2：有關(guān)SOHIC及（或）SZC的發(fā)生，用戶可以參考選項(xiàng)2，見7.2.2；

注3：對(duì)于HIC和SWC，參考條款8。

7.2選項(xiàng)2對(duì)在特殊酸性環(huán)境應(yīng)用的或按酸性使用環(huán)境區(qū)域進(jìn)行的鋼材選擇

7.2.1硫化物應(yīng)力開裂（SSC）

7.2.1.1總則

選項(xiàng)2允許用戶評(píng)定和選擇在特定酸性環(huán)境或各級(jí)酸性介質(zhì)使用區(qū)應(yīng)用的耐SSC材料。

選項(xiàng)2需要知道實(shí)際的pH值、H2S分壓以及它們隨時(shí)間變化情況的資料。見本標(biāo)準(zhǔn)第1部分。

選項(xiàng)2用來幫助采購散裝材料，例如石油專用管或管線鋼管，在這些領(lǐng)域，使用非附錄A中列舉材料的經(jīng)濟(jì)性超過了增加的評(píng)定及可能引發(fā)的其它投入。用于其它設(shè)備的鋼材也可以進(jìn)行評(píng)定。在一些情況下,這將需要供應(yīng)商和設(shè)備用戶之間達(dá)成測試和接收要求的協(xié)議。這些協(xié)議應(yīng)有書面文件。

選項(xiàng)2還有利于對(duì)暴露于比設(shè)計(jì)預(yù)期的使用環(huán)境更苛刻的酸性環(huán)境中的現(xiàn)有碳鋼或低合金鋼設(shè)備的適用性評(píng)價(jià)。

7.2.1.2SSC環(huán)境嚴(yán)重程度區(qū)域

按照本標(biāo)準(zhǔn)第1部分所定義的酸性環(huán)境嚴(yán)重程度，碳鋼或低合金鋼的SSC應(yīng)使用照?qǐng)D1評(píng)定。在確定硫化氫環(huán)境的嚴(yán)重程度時(shí)，宜考慮不正常使用條件或停工時(shí)暴露于未緩沖的低pH值凝析水相，或者酸化增產(chǎn)和（或）反應(yīng)后反排增產(chǎn)用酸夜的可能性。

圖1 碳鋼和低合金鋼的SSC環(huán)境嚴(yán)重性分區(qū)

0：0區(qū)；1：SSC 1區(qū)；2：SSC 2區(qū)；3：SSC 3區(qū)

注1：在上圖中，H2S分壓低于0.3kPa（0.05psi）和高于1MPa（150psi）的不連續(xù)性反映了測量低硫化氫分壓時(shí)的不確定性和超出硫化氫分壓范圍（包括低和高硫化氫）時(shí)鋼材性能的不確定性。

注2：H2S分壓的計(jì)算參見附錄C。

注3：pH的計(jì)算參見附錄D。

7.2.1.30區(qū)pH2S＜0.3kPa（0.05psi）

通常情況下，在這條件下選擇鋼材不需要防范性措施。但是，以下的一些因素還是會(huì)影響鋼在這條件下的性能，應(yīng)當(dāng)被考慮：

對(duì)SSC和HSC高度敏感的鋼可能會(huì)開裂；

鋼的物理性能和冶金性能影響著它固有的耐SSC和HSC，見條款6；

超高強(qiáng)度鋼在無H2S的水環(huán)境中可能發(fā)生HSC。對(duì)于屈服強(qiáng)度在965MPa（140ksi）以上的鋼種，應(yīng)當(dāng)注意其化學(xué)成分及處理方式，以確保在0區(qū)環(huán)境不發(fā)生SSC或HSC。

應(yīng)力集中增加開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

7.2.1.4SSC 1、2、3區(qū)

根據(jù)圖1中定義的暴露環(huán)境的嚴(yán)重程度，用于1區(qū)的鋼材可以從條款A(yù).2、A.3或A.4中選??；用于2區(qū)的鋼材可以從條款A(yù).2或A.3中選取；用于3區(qū)的鋼材可以從條款A(yù).2中選取。

如果從附錄A中沒有合適的選擇，可以在特定酸性介質(zhì)條件或給定的SSC區(qū)域?qū)μ间摵偷秃辖痄撨M(jìn)行測試和評(píng)定。測試和評(píng)定按照本標(biāo)準(zhǔn)第1部分和附錄B進(jìn)行。

有文件記載的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)也可以作為在特定酸性介質(zhì)條件下的選材依據(jù)，見本標(biāo)準(zhǔn)第1部分。

7.2.2SOHIC和SZC

當(dāng)評(píng)價(jià)在含H2S酸性介質(zhì)中的碳鋼鋼板及其焊接產(chǎn)品時(shí)，使用者應(yīng)當(dāng)考慮本標(biāo)準(zhǔn)第1部分所定義的SOHIC和SZC。

條款B.4提供了評(píng)價(jià)耐SOHIC及SZC性能的測試方法及可接收標(biāo)準(zhǔn)。

注意：這些現(xiàn)象很少發(fā)生，并且它們未被充分了解。它們引起母材（SOHIC）和焊縫HAZ（SOHIC和SZC）的突然失效。它們的發(fā)生被認(rèn)為只限于碳鋼。當(dāng)使用環(huán)境中有硫或氧氣存在時(shí)認(rèn)為這種機(jī)理引起的破壞可能性增大。

7.3硬度要求

7.3.1總則

母材、焊縫區(qū)以及熱影響區(qū)的硬度對(duì)于碳鋼和低合金鋼的耐SSC性能具有很大影響。通過控制硬度來獲得耐SSC性能是一種可接受的方法。

7.3.2母材

如果規(guī)定做母材的硬度測試，應(yīng)做足夠的硬度測試才能確定被測鋼材的真實(shí)硬度。如果鄰近位置的幾個(gè)HRC硬度的平均值沒有超過本部分規(guī)定的允許值，同時(shí)單個(gè)讀數(shù)不大于規(guī)定硬度值2個(gè)HRC，則單個(gè)的HRC讀數(shù)允許大于本部分的規(guī)定，同樣的要求也適用于其他的按本部分所規(guī)定的硬度測試方法或廠家規(guī)范中引用的硬度測試方法。

注：母材上硬度試驗(yàn)的點(diǎn)數(shù)和位置在本部分中沒有規(guī)定。

對(duì)于鐵素體鋼，EFC出版物16號(hào)給出了從ASTM E140和ISO 18265的表得來的從維氏硬度（HV）到洛氏硬度（HRC）以及從維氏硬度（HV）到布氏硬度（HBW）的硬度轉(zhuǎn)換表。還有其它的轉(zhuǎn)換表存在。用戶可以確定特殊材料的相互關(guān)系。

7.3.3焊縫

7.3.3.1總則

碳鋼和低合金鋼的焊接工藝所產(chǎn)生的冶金變化會(huì)影響它們對(duì)SSC、SOHIC、SZC的敏感性。

應(yīng)按照好的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選擇工藝和焊接材料，達(dá)到抗開裂的要求。

焊接應(yīng)按照由供應(yīng)商和購買方之間確定的適當(dāng)?shù)囊?guī)則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。焊接工藝規(guī)范(WPSs)和工藝評(píng)定記錄(PQRs)應(yīng)易于設(shè)備使用者檢查。

服役環(huán)境為酸性介質(zhì)的焊接工藝評(píng)定應(yīng)當(dāng)包含按照7.3.3.2、7.3.3.3和7.3.3.4進(jìn)行的硬度測試。

7.3.3.2焊接工藝評(píng)定的硬度測試方法

焊接工藝評(píng)定的測試方法一般按照ISO 6507-1采用維氏硬度HV10或HV5，或者按照ISO 6508-1采用洛氏硬度15N（HR15N）進(jìn)行測試。

注意：為了本規(guī)定的目的，ASTM E92和ISO 6507-1等價(jià)，ASTM E18和ISO 6508-1等價(jià)。

如果設(shè)計(jì)壓力沒有超過規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度（SMYS）的2/3，并且待評(píng)定的焊接工藝包含焊后熱處理，HRC方法可以用來評(píng)定焊接工藝。在所有其它情況下，采用HRC方法評(píng)定焊接工藝需要得到設(shè)備用戶的許可。

注意：采用HV或HR15N測試硬度時(shí)，可以得到一個(gè)詳細(xì)的焊縫硬度變化分布圖。采用HV或HR15N測試可以檢測焊縫或熱影響區(qū)中超出允許硬度要求的小區(qū)域，而采用HRC測試硬度則不能。

采用其它硬度測試方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)獲得設(shè)備用戶的許可。

應(yīng)使用HV和HR15N硬度測試方法評(píng)定7.3.3.4中備選的焊縫硬度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

7.3.3.3焊接工藝評(píng)定的硬度測試

采用維氏硬度測試時(shí)，對(duì)接接頭按照?qǐng)D2進(jìn)行，角焊按照?qǐng)D3進(jìn)行，修復(fù)性及部分穿透焊接按照?qǐng)D4進(jìn)行。采用HRC硬度測試時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照?qǐng)D5進(jìn)行。其它焊接類型的硬度測試要求參照這些圖。

堆焊層的硬度測試按照?qǐng)D6進(jìn)行。

圖2 HV對(duì)接接頭（mm）

A為焊接熱影響區(qū)（侵蝕后可見）

B為測試線

C為硬度壓痕：壓痕2、3、6、7、10、11、14、15、17和19應(yīng)當(dāng)完全在焊接熱影響區(qū)，并且盡可能地靠近焊縫金屬與熱影響區(qū)之間的融合線。

應(yīng)當(dāng)確定測試頂線的位置，使壓痕2和6位置與最后焊接道次的熱影響區(qū)或者最后焊接道次所引起的融合線輪廓變化相一致。

圖3 HV角焊縫（mm）

A為焊接熱影響區(qū)（侵蝕后可見）

B為測試線

C為平行于線B的測試線，并且在焊接根部貫穿焊縫金屬與熱影響區(qū)之間的融合線

D為硬度壓痕：壓痕3、6、10和12應(yīng)當(dāng)完全在熱影響區(qū)，并且盡可能地靠近焊縫金屬與熱影響區(qū)之間的融合線。

圖4 HV修復(fù)性及部分穿透性焊接（mm）

A為原始焊接熱影響區(qū)

B為補(bǔ)焊熱影響區(qū)

C為測試線的平行線

D為硬度壓痕：熱影響區(qū)的壓痕應(yīng)當(dāng)盡可能地靠近融合線。

應(yīng)當(dāng)確定測試頂線的位置，使熱影響區(qū)的壓痕位置與最后焊接道次的熱影響區(qū)或者最后焊接道次的蓋面焊融合線的輪廓變化一致。

圖5 洛氏硬度對(duì)接接頭（mm）

A為焊縫區(qū)

B為焊接熱影響區(qū)（侵蝕后可見）

C為母材

D為測試線

E硬度壓痕：焊接熱影響區(qū)的壓痕應(yīng)距融合邊界2mm以內(nèi)。

圖6 堆焊層的硬度測試示意圖（mm）

A為焊接熱影響區(qū)（侵蝕后可見）

B為硬度測試壓痕1至12的線

C為堆焊層（侵蝕后可見）

D硬度壓痕

按照7.3.3.2的要求采用HRC硬度測試。在焊接熱影響區(qū)的HRC硬度壓痕應(yīng)當(dāng)在融合邊界2mm范圍內(nèi)。

a 采用HV或HR15N測試方法時(shí)，硬度壓痕2、6和10應(yīng)當(dāng)完全在熱影響區(qū)，并且盡可能靠近堆焊層與焊接熱影響區(qū)之間的融合邊界（距融合邊界不超過1mm）。

7.3.3.4焊接硬度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

用選項(xiàng)1（見7.1）選擇的鋼材的焊接硬度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按照A.2.1.4執(zhí)行。備選的焊接硬度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)建立在焊縫試樣的SSC試驗(yàn)合格之上。SSC的測試按照附錄B進(jìn)行。

用選項(xiàng)2（見7.2）評(píng)定和（或）選擇的鋼材的焊接硬度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)建立在焊縫試樣的SSC試驗(yàn)合格之上。SSC的測試按照附錄B進(jìn)行。

7.4其它加工方法

對(duì)于由非焊接方式而導(dǎo)致鋼材的硬度變化，應(yīng)規(guī)定硬度試驗(yàn)為其制造過程評(píng)定的一部分。如果在最終產(chǎn)品中保留有任何的HAZ，硬度測試應(yīng)規(guī)定為氣割和（或）切割過程評(píng)定的一部分。需要說明制造方法并采用7.3的硬度驗(yàn)收準(zhǔn)則。

用于評(píng)價(jià)和測試的樣品形狀和部位應(yīng)獲得設(shè)備使用者的許可。

8. 碳鋼和低合金鋼耐HIC和SWC性能的評(píng)價(jià)

對(duì)于碳鋼的軋制產(chǎn)品，即使在含有微量H2S的酸性介質(zhì)環(huán)境中，設(shè)備使用者都應(yīng)考慮本標(biāo)準(zhǔn)第1部分所定義的HIC/SWC以及HIC/SWC測試。附錄B提供了HIC/SWC的測試方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)生HIC/SWC的敏感性受鋼材的化學(xué)成分和生產(chǎn)流程影響。鋼中的硫含量具有重要影響，軋制和無縫產(chǎn)品的最大允許硫含量分別為0.003wt%和0.01wt%，常用鍛件中的硫含量小于0.025wt%。一般不考慮鑄件對(duì)HIC或SOHIC的敏感性。

注1：HIC/SWC所導(dǎo)致的失控問題很少發(fā)生在無縫鋼管及其它非軋制產(chǎn)品中。此外，相對(duì)老產(chǎn)品而言，采用現(xiàn)代科技生產(chǎn)的無縫鋼管對(duì)HIC/SWC具有更低的敏感性。因此，在具有潛在失效后果的使用環(huán)境中，評(píng)價(jià)無縫鋼管的耐HIC/SWC性能還是有益的。

注2：在服役環(huán)境中，鐵銹、硫或氧氣的存在，尤其是伴隨著氯離子的存在，能夠增加破壞的可能性。

（上海墨鉅特殊鋼）整理
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