HIC代表氫致開裂;它與氫起泡有關(guān)。NACE MR01-75/ASTM G193包括以下對(duì)氫起泡的描述:

“由于內(nèi)部氫壓力過大，在金屬中形成了地下平面空腔，稱為氫泡。在低強(qiáng)度金屬中，近表面水泡的增長(zhǎng)通常會(huì)導(dǎo)致表面隆起?！?/p>

在潮濕的H2S環(huán)境中(即水和硫化氫共存的應(yīng)用)，碳鋼最常發(fā)生氫起泡。這種環(huán)境中的腐蝕會(huì)使鋼充滿單原子氫。當(dāng)小的單原子氫原子在鋼中以不連續(xù)的方式結(jié)合時(shí)，它們會(huì)形成更大的雙原子氫(H2)，然后它就太大了，無法在鋼中擴(kuò)散。隨著越來越多的單原子氫原子在不連續(xù)處結(jié)合形成雙原子氫原子，不連續(xù)處的壓力不斷增加，直到形成水泡。

在成形鋼中，起泡會(huì)導(dǎo)致沿鋼的軋制方向平行于表面的平面裂紋的形成。一個(gè)平面上的裂紋可以與相鄰平面上的裂紋連接形成臺(tái)階，最終降低有效壁厚，直到構(gòu)件過度受力而破裂。

多年來，這種現(xiàn)象有許多不同的名稱，包括逐步開裂、氫壓力開裂、起泡開裂和氫誘導(dǎo)的逐步開裂。NACE和ASTM在NACE/ASTM G193中對(duì)這種現(xiàn)象的名稱“氫致開裂”進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，將其定義為:

“連接金屬中不同平面或金屬表面上相鄰氫泡的階梯式內(nèi)部裂紋。”

起泡氫和HIC最常出現(xiàn)在板材和由板材制成的軋管和焊管中。這些材料呈扁平的平面晶粒結(jié)構(gòu)，通常含有較大的平面硫化物夾雜物，有助于促進(jìn)起泡和開裂機(jī)制。HIC也有其他形式的報(bào)道(焊接配件，無縫管和鍛件)，盡管在這些材料形式中發(fā)生的頻率要低得多

許多方法被用來試圖減輕氫起泡和HIC。首先也是最重要的是使用“死鋼”，即用硅、鋁或其他強(qiáng)氧化元素脫氧的鋼，以防止?jié)沧撳V的內(nèi)部孔隙。在制成品中，鋼錠中的氣孔可以作為內(nèi)部空隙保留下來，而這些內(nèi)部空隙是形成氫泡的主要位置。

下一個(gè)級(jí)別的緩解措施是使用所謂的“清潔鋼材”。干凈的鋼含有很低濃度的硫(通常還有磷)。這導(dǎo)致在鋼中非金屬夾雜物的濃度非常低，這也可以作為水泡形成的場(chǎng)所。

除了降低硫含量外，還可以在鋼中添加鈣或某些稀土元素來控制硫化物夾雜物的形狀。所得到的球形夾雜物比正常的細(xì)長(zhǎng)夾雜物(在平板的情況下是扁平的)具有更好的抗起泡和HIC性能。

當(dāng)客戶實(shí)施HIC測(cè)試時(shí)，通常意味著必須按照NACE TM02842執(zhí)行測(cè)試。本標(biāo)準(zhǔn)概述:

1、測(cè)試方案(A)

溶液A:在945g蒸餾水或妖魔化水中分別溶解50g NaCl和5g CH3COOH。試驗(yàn)溶液體積與試樣總表面積之比應(yīng)至少為3ml / cm2。用氬氣或氮?dú)?100cc / l / min)鼓泡凈化溶液1小時(shí)。

2、測(cè)試裝置

3試樣的大小、形狀和位置

4、對(duì)各截面試件進(jìn)行分段開裂檢測(cè)，計(jì)算各截面試件的裂紋長(zhǎng)度比(CLR)、裂紋厚度比(CTR)和裂紋敏感性(CSR)。根據(jù)NACE MR0175/ISO 15156的測(cè)試要求:

CLR: 15%，CTR: 5%，CSR: 2%

5、報(bào)告結(jié)果

試樣的切片和準(zhǔn)備相當(dāng)耗時(shí)。一旦測(cè)試開始，它將持續(xù)96個(gè)小時(shí)。在96小時(shí)曝光完成后，對(duì)每個(gè)試樣進(jìn)行進(jìn)一步切片，隨后進(jìn)行金相拋光、蝕刻和100倍放大檢查。然后測(cè)量所有裂紋的長(zhǎng)度和厚度，以確定在測(cè)試方法中。換句話說，這是一個(gè)非常勞動(dòng)密集型，昂貴的測(cè)試。

現(xiàn)在是好消息。無論什么材料，鑄件都不會(huì)發(fā)生HIC。因此，它不適用于鑄造閥體。當(dāng)前版本的TM0284沒有特別提到管道配件或鍛件，但目前正在進(jìn)行的修訂包括了管道配件、板式或鍛造盲法蘭和鍛造焊頸法蘭。

在奧氏體和雙相不銹鋼、鎳合金和銅合金中不會(huì)發(fā)生HIC。此外，沒有一個(gè)與HIC有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)提到它存在于合金鋼或馬氏體不銹鋼中。

換句話說，HIC測(cè)試很少適用于閥門。少數(shù)例外是:

蝶閥閥體由碳鋼板制成

由碳鋼管道配件制成的大型預(yù)制閥門

焊接到閥體上的碳鋼焊頸法蘭

由碳鋼鍛件制成的法蘭閥帽是否需要測(cè)試尚不確定。鍛造的閥帽通常具有比鍛造的焊頸法蘭的頸更“重要”的“頸”，并且會(huì)表現(xiàn)出與焊接頸法蘭完全不同的冶金“紋理”。我不知道任何報(bào)告的HIC故障偽造閥帽。請(qǐng)注意，NACE TM0284的修訂建議僅涵蓋盲法蘭和焊頸法蘭的測(cè)試。它不包括一般的鍛件。

許多最終用戶和工程、采購(gòu)和施工承包商系統(tǒng)地將閥門歸類為“管道”，以進(jìn)行材料選擇和規(guī)格要求。正因?yàn)槿绱?，?duì)閥門材料進(jìn)行HIC測(cè)試的要求往往是一般管道規(guī)范“擴(kuò)展”到覆蓋閥門的結(jié)果。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，閥門制造商需要將這種情況提請(qǐng)買方注意，以避免不必要的測(cè)試以及相關(guān)的費(fèi)用和交貨延誤。

另一個(gè)定義-什么是氫致開裂?

參考NACE標(biāo)準(zhǔn)TM0284所有的測(cè)試設(shè)備都提供可互換的連接和配件。符合TM0284的要求。HIC試驗(yàn)程序的目的是研究氫致開裂機(jī)理。HIC測(cè)試儀適用于使用NACE TM0284規(guī)定的方案A或方案b。方案A為酸化鹽水。解決方案B是根據(jù)ASTM D1141制備的模擬海水。在這兩種情況下，在整個(gè)測(cè)試期間不斷地向溶液中注入H2S。NACE TM0284指定測(cè)試持續(xù)時(shí)間為96小時(shí)。測(cè)試需要在暴露前和暴露后評(píng)估測(cè)試溶液的pH值。HIC試樣被切成截面，在顯微鏡下檢查氫引起的腐蝕裂紋。根據(jù)NACE標(biāo)準(zhǔn)，任何此類裂紋的尺寸都被記錄下來并用于計(jì)算裂紋長(zhǎng)度比(CLR)、裂紋厚度比(CTR)和裂紋敏感性比(CSR)的百分比值。我們也能在最短的時(shí)間內(nèi)提供所有項(xiàng)目的備件，HIC測(cè)試程序。