HIC的意思是指鋼板做抗氫致開裂檢驗(yàn),鋼板要求抗硫化物應(yīng)力腐蝕性能。R-HIC鋼板則需要做SSCC實(shí)驗(yàn)和HIC實(shí)驗(yàn),需要同時(shí)滿足抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂和抗氫致開裂的性能要求。兩種技術(shù)要求鋼板的成分和工藝也略有不同,例如Q345R(HIC)和Q345R(R-HIC)是兩種具有高強(qiáng)度、優(yōu)良韌性和良好的焊接性能的材質(zhì)。它們均屬于低合金高強(qiáng)度鋼板系列,廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力等領(lǐng)域。河鋼舞鋼公司(0375-8137297)專業(yè)定扎R-HIC鋼板。
化學(xué)成分和力學(xué)性能區(qū)別
Q345R(HIC)中碳含量較高,同時(shí)含有一定量的硅、錳、磷、硫等元素,這些元素對(duì)鋼的強(qiáng)度和韌性有著重要的影響。而Q345R(R-HIC)則在Q345R(HIC)的基礎(chǔ)上加入了微合金元素鈮和鈦,有效地細(xì)化鋼的組織結(jié)構(gòu),提高抗裂紋擴(kuò)展能力和韌性,從而使其具有更好的綜合性能。
在力學(xué)性能方面,Q345R(HIC)和Q345R(R-HIC)均具有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。其中,Q345R(R-HIC)的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別可達(dá)345MPa和510MPa以上,而Q345R(HIC)的屈服強(qiáng)度也可達(dá)到345MPa左右。此外,這兩種材質(zhì)的沖擊功也表現(xiàn)出色,可有效吸收能量,避免裂紋擴(kuò)展,保證材料的安全使用。
制造工藝區(qū)別
Q345R(HIC)需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的冶煉、軋制和熱處理等工序,其生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。而Q345R(R-HIC)則在冶煉過(guò)程中加入了鈮和鈦元素,并通過(guò)微合金化處理,使鋼的強(qiáng)度和韌性得到進(jìn)一步提升。此外,Q345R(R-HiC)還采用了TMCP工藝,通過(guò)控制軋制和冷卻過(guò)程,使鋼板內(nèi)部形成細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的韌性。
顯微組織
Q345R(HIC)通常具有更多的珠光體和貝氏體組織,而Q345R(R-HIC)則通常具有更多的鐵素體組織。這種差異使得Q345R(HIC)具有更高的強(qiáng)度和硬度,但同時(shí)也使其具有更差的塑性和韌性。
耐腐蝕性
由于Q345R(HIC)具有更高的強(qiáng)度和硬度,因此它通常具有更好的耐腐蝕性能。而Q345R(R-HIC)則通常具有更差的耐腐蝕性能。但是,在某些腐蝕環(huán)境下,例如在酸性介質(zhì)中,Q345R(R-HIC)卻表現(xiàn)出較好的耐腐蝕性能。
使用環(huán)境
Q345R(HIC)具有更好的強(qiáng)度和硬度以及更好的耐腐蝕性能,因此它通常被用于制造需要承受較高壓力和溫度的設(shè)備或部件,例如石油化工設(shè)備、核電設(shè)備等。而Q345R(R-HIC)則通常被用于制造一些對(duì)強(qiáng)度和硬度要求較低的設(shè)備或部件,例如建筑結(jié)構(gòu)、容器等。
資料拓展
抗氫致開裂檢驗(yàn)(HIC)
英文全稱是:Hydrogen induced cracking。硫化氫是石油和天然氣中最具腐蝕作用的有害介質(zhì)之一,在天然氣輸送過(guò)程中,硫化氫對(duì)輸送管線的應(yīng)力腐蝕占很大比重。在濕硫化氫環(huán)境中使用時(shí),能導(dǎo)致碳鋼內(nèi)部出現(xiàn)氫鼓泡(HB)、氫致開裂(HIC)和應(yīng)力導(dǎo)向的氫致開裂(SOHIC)。管材在含硫化氫等酸性環(huán)境中,因腐蝕產(chǎn)生的氫侵入鋼內(nèi)而產(chǎn)生的裂紋成為氫致開裂(HIC)
分類。
1、氫脆:各種情況下產(chǎn)生的氫原子直接滲透到鋼內(nèi)部后,使鋼晶粒間原子結(jié)合力降低,造成鋼材的延伸性、端面收縮率降低,強(qiáng)度也發(fā)生變化。在裂紋尖端有與陽(yáng)極反應(yīng)相應(yīng)的陰極反應(yīng)發(fā)生。所生成的氫或加工氫進(jìn)入鋼中引起氫致開裂。
2、氫腐蝕:氫與鋼中的碳化物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生甲烷,甲烷氣體不能從鋼中擴(kuò)散出去,聚集在晶粒間形成局部高壓,造成應(yīng)力集中,進(jìn)而使鋼材產(chǎn)生微裂紋或鼓泡。
鋼在濕硫化氫環(huán)境下吸氫產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)生的影響取決于鋼的性能、環(huán)境特征以及其它方面因素。對(duì)于管線鋼和壓力容器鋼的一個(gè)不利影響是會(huì)產(chǎn)生沿軋制方向的裂紋。一個(gè)平面的裂紋傾向于連接臨近層面的裂紋,從而產(chǎn)生沿厚度方向的階梯狀裂紋。
這些裂紋減少有效壁厚直到管線鋼或者壓力容器超應(yīng)力服役或破壞。有時(shí)裂紋伴隨著表面氫鼓泡同時(shí)出現(xiàn)。已有報(bào)道將服役失效歸因于這種裂紋。 以前用階梯狀裂紋、氫壓裂紋、鼓泡裂紋和氫致誘導(dǎo)階梯狀裂紋描述管線鋼和壓力容器用鋼的裂紋類型,但是現(xiàn)在已經(jīng)棄用?,F(xiàn)在已廣泛運(yùn)用氫致裂紋(HIC)來(lái)描述裂紋類型,并且被NACE國(guó)際組織采用。
硫化物應(yīng)力腐蝕開裂檢驗(yàn)(SSCC)
英文全稱是:Sulfide Stress Cracking在酸性環(huán)境中,硫化物應(yīng)力腐蝕開裂(SSCC)是破壞性和危害性最大的一種腐蝕形式,受到國(guó)內(nèi)外專家的普遍關(guān)注。
石油、天然氣長(zhǎng)輸管道發(fā)生SSCC后具有以下特點(diǎn):管道在比預(yù)測(cè)低得多的工作壓力下斷裂;材料經(jīng)短暫暴露后就出現(xiàn)破壞,以1周到3個(gè)月的情況最為多見;管材呈脆斷狀態(tài),斷口平整;管道斷口上明顯地覆蓋著H2S腐蝕產(chǎn)物;起裂位置通常位于薄弱部位,包括應(yīng)力集中點(diǎn)、機(jī)械傷痕、蝕孔、蝕坑、焊縫缺陷、焊接熱影響區(qū)等;裂紋較粗,無(wú)分支或分支少,多為穿晶型,也有晶間型或混合型;管材的強(qiáng)度和硬度對(duì)SSCC影響較大,高強(qiáng)度、高硬度的材料對(duì)SSCC十分敏感;SSCC的發(fā)生一般很難預(yù)測(cè),事故往往是突發(fā)性的。
在石油、天然氣(尤其是天然氣)長(zhǎng)輸管道中,高壓高強(qiáng)度管道的硫化物應(yīng)力腐蝕開裂會(huì)引發(fā)重大的安全事故,因此需要評(píng)價(jià)管線鋼的抗H2S應(yīng)力腐蝕性能,保證管道的安全,研究科學(xué)的管材抗H2S應(yīng)力腐蝕評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法具有重要的意義。管線鋼抗應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法主要有固定應(yīng)變法、固定載荷法、雙臂梁法和慢應(yīng)變速率拉伸法等。
①固定應(yīng)變法
四點(diǎn)彎曲法試驗(yàn)樣品
固定應(yīng)變法將試樣塑性變形至預(yù)定形態(tài),然后在固定應(yīng)變狀態(tài)下,使試樣產(chǎn)生裂紋直至斷裂,記錄斷裂時(shí)間,對(duì)材料的SSCC敏感性作出判斷。這種方法中常用的有U形彎曲、3點(diǎn)彎曲、4點(diǎn)彎曲以及C環(huán)法,一般都是利用卡具或螺絲來(lái)獲得應(yīng)力。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、試件緊湊,適合于在有限空間的容器內(nèi)進(jìn)行成批的長(zhǎng)期試驗(yàn);缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確測(cè)定應(yīng)力值,各平行試件的應(yīng)力值不能保持一致,裂縫產(chǎn)生后引起的應(yīng)力松弛還會(huì)使裂縫的擴(kuò)展減緩或者中止,因而可能觀察不到試件完全斷裂的現(xiàn)象。常用的U形試樣尺寸已在ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,試驗(yàn)溫度一般控制在25℃左右,介質(zhì)通常是含5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))CH3COOH的飽和H2S溶液。這種方法已被IS0和ASTM規(guī)定為評(píng)定應(yīng)力腐蝕開裂的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。
②固定載荷法
標(biāo)準(zhǔn)拉伸法試驗(yàn)樣品
在固定應(yīng)力作用下,使試樣產(chǎn)生裂紋直至斷裂,由臨界應(yīng)力或者臨界應(yīng)力與屈服應(yīng)力的比值、或者斷裂時(shí)間來(lái)評(píng)定材料的SSCC敏感性。這種方法雖然需要比較復(fù)雜的設(shè)備,但是可以精確測(cè)定起
始應(yīng)力值,還可以求得應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力閾值。該方法在NACE TM 0177、IS0和ASTM中都被規(guī)定為判斷鋼鐵材料SSCC敏感性的一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。固定載荷法的缺點(diǎn)是裂紋產(chǎn)生后不能獲知準(zhǔn)確的應(yīng)力值。
③雙臂梁法(DCB)
在雙臂梁法試驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)對(duì)試樣加載使預(yù)制裂紋擴(kuò)展,基于斷裂力學(xué)求出應(yīng)力強(qiáng)度因子,從而評(píng)定鋼鐵材料的SSCC敏感性。該方法可以確定臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子,還可以精確測(cè)定裂紋的擴(kuò)展速度以及應(yīng)力水平(以應(yīng)力強(qiáng)度因子表示)和裂紋擴(kuò)展速度的關(guān)系。其試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,但試樣尺寸較大,制備較困難。該方法于1977年和l982年分別被NACE和NACE T-1F-9C規(guī)定為評(píng)定鋼鐵材料SSCC敏感性的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。
④慢應(yīng)變速率拉伸法(SSRT)
慢應(yīng)變速率拉伸法的試樣尺寸可根據(jù)試驗(yàn)需求確定,彎曲試樣、平滑試樣、缺口試樣或預(yù)制裂紋試樣都可適用。試樣在慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)機(jī)上以較小的應(yīng)變速率拉伸至斷裂,測(cè)量記錄斷口直徑、斷裂時(shí)間、最大負(fù)載、應(yīng)力-應(yīng)變曲線,計(jì)算斷面收縮率,對(duì)斷口進(jìn)行電鏡分析。通常,試驗(yàn)求得鋼鐵材料分別在空氣和試驗(yàn)介質(zhì)中的斷面收縮率機(jī)和西,定義F為氫脆系數(shù),用來(lái)衡量鋼在介質(zhì)中的SSCC敏感性:F=(?0-?)/?0。通常把F大于35%的區(qū)域視為所研究體系的氫脆敏感區(qū),小于25%的視為安全區(qū)域,介于兩者之間的視為有潛在危險(xiǎn)的區(qū)域。實(shí)際上安全區(qū)F臨界值應(yīng)當(dāng)由斷口分析判定。
SSRT可促使鋼鐵材料在短期內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂,提供了一種實(shí)驗(yàn)室快速評(píng)定材料抗應(yīng)力腐蝕開裂性能的試驗(yàn)方法,還可以通過(guò)試驗(yàn)研究材料發(fā)生SSCC的機(jī)理。另外,SSRT的試樣型式簡(jiǎn)單,試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單易行,近年來(lái)被眾多的學(xué)者廣泛采納。該方法被IS0和ASTM規(guī)定為判定鋼鐵發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。