本标准规定了在含硫化氢的酸性水溶液中受拉伸应力的金属抗开裂破坏性试验的试剂、试样、设备、母材、试样性能和试验程序。 GB/T 4157-2006 金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验 GB/T4157-2006 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 77.060
中华人民共和国国家标准
GB/T4157—2006
代替GB/T4157—1984
金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验
Laboratory testing of metals for resistance to specificIorms of environmenfal cracking in Has environmenis2006-03-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
标准技授网WWW.bzsoso.cOm各实标准行业资科免费下载2006-09-01实施
规范性引用文件
FC试验影响因素
材料性能
试验容器和装置
试验裕液
高温/高压试验
方法A：拉伸试验
方法B:背梁试验
方法C:形环试验
方法D:权悬臂梁(ICH)试验
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
处理硫化氢的安全注意事项
EC试验方法的补充说明
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孙饪客静范
标准技授网各尖标准行业资科免费下载CB/T 4157—2006
GB/T 41572006
本标推修改采用美国腐蚀工程师协会标准NACETM0177—1996金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验》。本标准与 NACE TM0177—1996 的主要差异为：塔加第2章，规施性引用文件，
取消NACE标准中英制单位。
本标推代替GB/T4157--1984&金属抗筑化物应力腐蚀死裂恒负荷拉伸试验方法3。本标推与GB/14157—1984比较主要变化如下增加第2章引用标准；
增加毁试验，亡形环试验双影臂梁(DC)试验本标推附录 A 和附录 H 都是规范性附录。本标准由中国钢铁1业协会提出。本标推曲全国钢标准化技术委员会归口，本标准越草单位：钢铁研究总院.中国石油集团工程设计有限资任公司西南分公司、宝山钢铁集团公司、冶金工业信息标准研究院。本标准起草人：王玮，金明秀、周平、施岱艳、郭全宝、柳萍燕、冯超、王茶普。本标准1984年2月首次发布。
标准技技网wWW.bzsoso..com各尖标准行业资科免费下载1范围
GB/T 4157—2006
金属在梳化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验1.1本标准规定了在含硫化氢的酸性水溶液环境中受拉伸应力的金属抗开裂破坏性能试验。对于SSC(硫化物应力腐蚀开裂）敏感性高的碳钢和低合金钢，通常在室温进行抗EC(环境开裂)性能试验。对于其他合金，EC敏感性与温度关系较复杂。1.2本标准规定了试验使用的试剂，试样和设备、母材和试样的性能和需遵循的试验程府。本标准包括四种试验方法：
方法A：拉伸试验；
方法 B:弯梁试验；
方法C:C形环试验
方法 D:双悬臂梁(DCB)试验。
第 1幸藓第8 幸给出了四种试验方法的通用说明。第 9 章至第 12 章给出了每类试样需遵循的试验方法。在种试验方法(第9章至第12章)的开始部分给出了这种试验方法的适用性。关于试验结果的报告也避行了讨论
1.3金属可在常温常压或商温商压下进行EC试验。1.3.1对于常温常压下试验，试验程序可概述如下施加应力的试样浸泡在含硫化氢的酸性水溶液环境中。通过施加合适增蛋的载荷获得EC数据。1. 3. 2 当试验温度大于 27C,常压或高压下试验,第 8 章给出了一种替代试验技术。所有方法(A,B,C,D)都可来用这种技术。
1.4安全替告：硫化氢是剧毒的气体，必须小心处理（见附录A)。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T228金属材料室温拉伸试验方法GB/T8650管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法GB/T1012?不锈钢三氣化铁缝隙腐蚀试验方法GB/T 15970.5金屑和合金的腐蚀应力腐蚀试验第 5 部分:C 型环试样的制备和应用(GB/T 15970. 5—1998,idt ISO 7539.5: 1989)ASTMD1193试剂水
3EC试验影响因案
3.1应力腐蚀试验结果的解释比较困难，本标准是苛刻的加速试验方法，因此使数据解释极其困难。检验在不同实验室中试验方法的再现性时，必须注意在加速试验中经常出现的几个不良副效应。
3. 1.1IIIC(氢致开裂)和氢鼓泡可使试验环境产生破坏，特别对手通常不会谊受 SSC的低强度钢。，信消消
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GB/T 4157—2006
H[C可通过目测和金相观察发现。鼓泡一般会在试样衰面发现（关于这种现象的更多信息，见GB/T 8650)。
3，1,2一些合金在实际使用中不腐蚀，面在试验环境中道受腐蚀，从而使通常不发生EC失效的合金产生了EC破坏。这种问题对于马氏体和沉淀硬化不锈钢特别严重。3.2在选择试验方法时应考虑其他方面的问题：3.2.1材料的各向异性是一个重要参数，它影响材料力学性能和环境开裂敏感性。试样上的磁裂路径应与实际部件上的相匹配。
3.2.2不同金展间电池效应可能增加或降低开装敏感性-在与电化学性更活泼材料妇碳钢和低合金钢组成电偶对时，一些镍基耐蚀合金多抑快EC，而一些双相不锈钢减少EC，试验温度影响开裂敏感性。当试验温度简24游钢的SSC激感性会降低。而试验温度低3.2.3
于24C时，钢的 SSC敏感性贴增划3.2.4不同试验方法没必癌同类材粘提供相同的排序3.2.5材料不沟匀性如焊缝和偏析影响试验结果。在评价大尺寸材料(救伸试验)对小尺寸材料(弯梁试验)的试验结果比较别期显。
3.2.6在规定的暴露随间游，最大未断裂应力应被认为临界应力。更长暴露时间或更多的试样可降低临界值。
3.2.7EC试验结课可现出统计性变化。需重复试验获得表征EC的代表性数值。3.2.8一些试样尊愉测还局部区域的抗EC性能如表面层或其他孵征，焊缝3.2.9一些类型收9试验与其他EC/试验比需要更多的试验时阅4试剂
4.1试剂绝度
4.1.1 试验气体,氮化销,冰乙酸,酷段和剂应步试剂级或化学纯碍99. 5%以见附浆 H)。4.1.2试验用水应描数于或高ASTM类（ASTMD)I193)的落瘤水或排离子水。不能便用自来水。
4.2用悄性气体除氧，怒贷气体应为尚纯度的氮气、盘气或期他合适的不活拨气体么5材料性能
5.1按GB/T228标准试分转的拉雄试於确准母材性能：样数量为两个或更多，由每饮试验结果的平均值，确定屈服强度、抗效强度，延伸率和断面收缩率。拉试样的取样位置和取向应与EC试样相同，这能使试样闻的性能变化择到受低5.2材料的许多基本性能与EC敏感往期关。相应的，化学成分学性能、热处理和加工过程(如冷压缩率或预应变)应被确定，并记录在拉伸试验效据报告中。对于化学成分相同，但热处理和微观结构不同的材料，应作为不同材料进行试验。5.3可在露于试验环境前后，测左试样硬度。但不能在试样应力评价部位阅量。6试验容器和装置
6.1根据实际试样尺寸和加载装置确定试验容器的尺寸、形状和进口。6，2在试验前，穿器应能除氧，试验期间能与空气绝。在硫化氢港流臂使用出口捕集器，使试验容器保持25m水柱压，防正氧通过小鞋原进人或道过气体性线扩激入（见附录B除载原因）。6.3试验容器的体积应能保证与试样表面积对应的溶液体积在特定限度内，从而使pHI值随时间的变2
标准技技网WWW.bzsoso..com各尖标准行业资科免费下载化符合标准（见每种试验方法的规定）。GB/T4157—2006
6.4试验睿器应用在试验环境呈情性的材料制作。某些塑料容器可满足要求，其他塑料材料在初次使用时会使试验结果产生变化，这种变化会直到连续使用府停正。玻璃容器设有这种趋劳。6.5如果不同种金属与试验环境接触，试样与不同材料的试验穿器和装置应电绝缘。6.6应选择硬性电绝缘材料，在加载或湾曲试样时不会松弛或移。6.7电池效应
6.7.1有必要评价电池效应对EC的影响，例如不锈合金或耐蚀合金（CRAs）与钢组成电体对（见3.2.2).
为了评价，用螺栓把表面积是试样0.5～1倍的铁或钢牢固地固定在试样,上。6.7.2免费标准下载网bzxz
碰化铁颗粒是导电的，它沉积在绝缘材料上，使材料之间导电，从而影啊试验结果7试验溶液
7.1溶液A是饱和的硫化氢酸性水溶液，与试样接触前，硫化氢饱和后的游液pH值应为2.6~~2.8。与下面的溶液B相比较,试验期间pH值会上升似不应超过4. D。如果保持试验溶滋体积与试样表面积的比并按本标推规定除氧+pH值是不会超过此值的。溶液 A 可用于方法 A,C 和D,除非要求使用滋B。
7.2溶液B是酸性缓冲溶液，在与试样接触前，经硫化氢饱和pHI值在3.4～3.6之间。可在方法A,C和 D中使用。试验期间,pH 值会上升但不应超过 4. 0。应在试验报告中注明此溶液的使用。当试验要求升商的pII值溶液时，可以使用升高的pHI值环境。例如，在马氏体不锈钢夹物的影响试验中，要求试验溶液pH值大于或等丁3.5。7. 3对指定的试验方法,溶液中的所有试剂的称量误差应必士1.0%7.4除非要求在高温下试验（见第8章），试验溶被应保持在24℃土3℃，变化超出此范应说明。7.5见指定的试验方法要求中的试验环境（见9章～12章）。8高温/高压试验
8.1大部分村料在有硫化氢时的工要开裂机制随温度而变化，铁素体钢，钛素体不锈钢利马氏体不锈钢主要是氢（如阴极）开裂机制并在室温附近有最大敏感性。奥氏体不锈钢随温度增加，开裂敏感性增树，主要是阳极过释的作用，双相不锈钢表现出混合行为，在中温范开裂敏感性最大，为了便丁模拟实际环境或预测最苛刻的条件下的行为，及超过 100 kPa硫化氧分压时的试验，可使用下面的改进技术。
8.2与室温常压下试验相比，高温高压下试验涉及到附加安全措施。这给出了般指导，也许没有说明所有方面，但可根据当地的安全要求进行补充，因为在试验期间硫化氢可能会耗尽，所以在本标推中对气体补充和连续宵泡技术作了说明。硫化氢损耗率和对环境腐蚀性影响变儿个因紊的影响·包括试样腐蚀率和试验环境中硫化氢分压。可根据经验维持硫化氢分压，但有必要测量落液或气相中硫化氢浓度，以保证要求的试验条件，在报告中必须注明这些信息。8.3试验设备
试验设备包含容器和附属设备，且能承受试验条件下的腐蚀和相应的压力，并有合适的安全系数，8.3.1容器应装有热电偶或其他测量浴液温接的方式、气体进口和出口、进口上插管和压力测量装置。8. 3.2如果使用连续气体日泡技术，出口上方的冷凝器可限制溶液的损失。在温度超过50亡和/或浴液少于200cm时，这项措施非常有用。日.3.3为了安全，一般使用防爆片或减压闻，3
信消客消出
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GB/T 4157—2006
8.3.4测压装登的精度应达到最大系统压力的士1%。如果使用压力计，最大系统压力应火于满量程的20%，小于80%。图1和图2给出了用于各种试验方法的试验设备示意图。P乐力爽
传凝妥
调节帮
图1方法A标准拉伸试验试验装置示意图出气
净获器
压力变
?讲芯器
图2方法标准弯梁试验
方法心标准 C形环试验、
方法 D 标准双悬臀染试验
试验装示意图
B.3.5如果使用弹性橡胶密封材料，必须用独立测量方法验证在使用温度下耐硫化效的程度。8.4试验游液
根据试验规定的要求选择成验溶液，战验溶液通带合有浓缩到饱和涨度的斌化钢，充许缓冲酸化，与室温方法类似。
8.5试验气体
试验气体一般是两种或多种气体混合物：硫化氢，三氧化碳和惰性气体，如氮气或氩气。在低硫化氢分压下和无二氧化碳的俏性气体市试验，因为腐蚀产物可溶，要求谨说明。试验气体混合物应储藏在标准气瓶中，并装有合适的压力调节器（通常为不锈钢），以便满足试验要求的压力。对商业供给的混合气体，建议分析成分。
8.6试验程序
除非有新要求或补充规定，室温下的试验差序是一样的：8.6.1把试祥和试验落液放人容器，然后密封并检验是否泄调。通常用圾大试验压力的1.5倍的情性气体检验是否泄潜。
8.6.2加热时，试验溶液膨胀，可能充满整个容器，会有爆炸的危险，试验液的体积应小于容器体积的75%。在温度超过225℃时，应使用更大的安全系数（更小的总体积百分比）。8.6.3通过进气督，用冒泡情性气体对试验溶液除氧，每升溶液最少1h，8.6.4通过下述两种方法之一确定硫化氢分压：8.6.4.1导人气体前加热容器
8.6.4.1.1关闭阀门，加热容器至试验温度。测量系统压力（试验溶液蒸汽压)P。8.6.4.1.2导入气体到试验压力Pl.4
标准技授网W各实标准行业资科免费下载8.6.4.1.3按公式(1)计算试验环境中硫化氢分压PHsPu,s =(PT-P,)XH,s
式中：
Pr—总试验压力,单位为千帕(kPa);P—落筱蒸汽压，单位为千帕(kPa)；XH,s——试验气体中硫化氢的摩尔分数。B. 6. 4. 2穿器加热前导人气体如果计算硫化氢分压的证明方法可以确立，那么可在穿器加热前导人气体，GB/T 4157--2008
8.6.5根据要求补充气体，以便维持7.2要求的试验条件（主要是硫化氢分压），当试验的谢蚀合金在硫化氢分压低于 2 kPa 或试验的碳钢和合金钢在硫化氢分压低于 100 kPa 时,以 0. cn' / rmin ~1.0 cm/min速度连续气体胃泡或每星期一次或两次的气体补充是十分必要的。在气体补充期间应避免溶液摄失和氧的进入。
8.6.6根据使用的试验方法(A、B,C或D)确定试验时间。试验温度维持在规定温度的土3亡，每天手汇记录，或更短的时间间隔，数据记录仪记录。监控压力并每天记录。如果压力下降到要求压力的40kPa以下，必须补充气体。
8.6.7试验结束后，打开容器前通人惰性气体冷却至室温。使用外部加载装置时，如果可能，在冷却前应释放载荷。
9方法A拉伸试验
9.1方法A标准拉伸试验可评价在单轴拉伸相载下的金属抗EC能力。它提供了简单,应力状况明确的无缺口试样。方法A通常用断裂时间来确定EC敏感性。载了特定应力级的拉伸试样给出了断裂/未断裂试验结果。当用不同的应力下对多组试样进行试验，可获得EC临界应力。这部分结出了室蕴和常压下的试验步骤。对于高温和高压下试验，第8章给出了别说明。9.2试择
9. 2. 1 用于试验的材料的尺寸和形状经常限制试样的选择。取样方向影响试验结果,所以应注明。 9.2.2 拉伸试样的1作段（见图3(a))应长25.4 mm、直径(6.35±0.13)mm(见GB/T228）。也可使用长25.4mm、直径3.81士0.05)mm的非标准试样加工后，放在干燥器或非阻化种中：以备试验。
9.2.3为了减小应力集中和圆角断裂，过渡圆弧半径应不小于15mm。降低圆角断裂的有效方法：
消除加［试样圆弧上的根切；
加于,试样的上作段时,应稍微有一点链度(0. 05 mm-0. 13 mm),使工作段中间裁面最小。9.2.4试样的头部应足够长，保证与试验容器密封及与加载来具的连接(见图3(b))。9.2.5试样加.L.或打磨时，应避免过热和冷作硬化。最后两道切削量要小于0.05mm。如果打磨不会使材料硬化，可以打磨。
9.2.6试样的表面租箍度应不低于0.81。如果能满足粗糙度要求，可使用机秘独光或电抛光。除了打磨外，任何抛光方法均应在试验报告中说明。在电抛光时，必须保证试样不吸第。9.2.7当试验材料的尺寸或形状不能满足标准拉伸试样尺寸时，可使用非标准试样。但是，非标准试样的断裂时间可能小于标准试样。使用非标准试样的试验报告应包含非标推试样的使用和尺寸。9.2.8试样标记
在试样的头部压印敢振动刻写，但不能在工作段做标记。5
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GB/T 41572006
9.2.9试样的洗
碰化氢气体出口
标准试样
6.35±0.13
（a）拉伸武样尺手
小尺寸试样
3.81±0.05
高化点气体进口
（b）安装在试验容器中的拉伸试样图3拉伸试样
9.2.9.1在试验前，应用溶剂对试样除油，再用丙酮清铣。9.2.9. 2试样清洗后,不能触模或污染试样的工作段。f
标准技授网WW.bzsOsO.cOm各实标准行业资科免费载9.3试验溶液
GB/T 4157—2006
9.3.1试验溶液A为含有5%(质量分数)氯化钠和0.5%(压童分数)冰乙酸,用蒸馏水或去离子水配制。例如,50. 0 &窥化钠和 5.0 g冰乙酸溶解在 945 g蒸馅水或去离子水中。一般使用试验溶液 A,除非要求使用试验溶获B。
9. 3. 2 当要求起始的 pHI 值在 3. 4 ~~3. 6 之间时,使用试验猝液 B。溶液 B为含有 5%(质量分数)氧化钠、0.4%(质量分数)乙酸钠和0.23%(质孟分数)冰乙酸,用蒸馏水或去离子水配制。溶液B应与试验溶液A一举，用硫化氢饱和。
9. 4试验设备
9. 4. 1许多用于应力蚀试验的应力加载装置和试验容器可用于方法 A。相应的,下面的讨论着重于能满足试验项目和程序的设备特征。9.4.2拉伸试验可使用恒载荷装置或持久载荷（试验环或弹贫加载）装置（见GB/T10127)。9.4.3当用持久载荷装置试验敏感的材料时，裂纹可能在局部产生并扩展，不贯穿整个试样（见9.7）。因此，为确定持久载荷试验结果的敏感性，要求对试样上非贯穿双纹的表观进行检查。如果裂纹细小稀疏或被腐蚀沉积物紅盖时，确定敏感性是很困难的。然而，恒载荷装置试验可完企区分材料的敏感性。试验结果不依赖于寻找非再穿裂纹来确定材料的敏感性。9.4.4在液历测压计下能维持恒定的压力的静重力试验机，可用于恒载荷试验（见图)。图4恒教荷（静量力)装置
当来具或试样的松弛仅引起施加载荷小的下降百分比时，持久载荷试验可用弹簧式如载装置或试验环进行。
9.4, 5.1当使用试验环时,要求按以下步骤进行9.4.5.1.1校准前,对试验环进行预处理，用试验环最大额定载荷的 110%进行加载，至少10次。9.4.5.1.2拉伸试样上的载荷应在试验环的载荷范阐内。选择相应的试验环,施加的载荷使环产生变形程度应超过直径的 0. 6%,但不小于 0. 51 mm。如果小于 0. 51 mm 或小于直径的 0. 6%,应校推变形、校准载荷和指定试验载荷。9.4.5.2试验环变形程度大幅下降也许表明：a）试样上有裂纹产生和扩展
b）试样屈服：
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）应力松弛。
应考虑在试验期间或试验完成时盘试验环变形程度。9.4.5.3当施加的应力在材料屈服强度的10%以内时，应监控变形程度。9.4.6试样必须与任何接触试验溶液的其他金厨电绝缘。9.4.6，1试样周围的密封必须是电绝缘和气密的。但当试样位移时，密封引起的靡擦可忽略不计。9.4.6.2在很多情说下，整个试验固定装逻可能没没在试验溶液中，其上的加载央具可用同种材料制造。如果使用了不回材料，必须与试样出绝缘，如果有要求，加载装涂不早电和不诊透的段益层。
武验容器的体积应能保持每长剂厘米试样表面积有30mf送10ml溶液。9.5应均计算
拉伸试样的加载载荷对公式(2)确定：9.5.1
式中：
一施加的应
土作段的际徽面积。
9.6试验骤
9.6.1测盘试样其作段的最小直径，根据研要的应效级计算试样的载莺.---(2)
拉伸试样情后，放入试验容器中。试验容器必密封，防止试验期间空气进入到容器中。9.6.2
9.6.3可在容器阅小臀性气体前或后施加载荷。以届服强度或载荷的合适增景对拉伸试样加载。应小心加感避免超过预定值。如果超过预觉值！试验应在新的载荷下进律改放游。9.6.4
9.6.5应特除氧的试验溶液立即注入试验容器中，以至落藏/气体界谢环与试样江催辫接触。除氧溶液可在密封的容器中谁替，以100mL/in的速度通人情性气体，时间每升溶液1h。一旦溶液在试验容器中，至少眉陷性气体除氧20min。情性气体除辑可确保在连人硫化危时资液无氧（见附录B）。在注入硫化氢前（懿熟其他除氧和转移方法可获得完全除氧条件，也可使消硫化氢进人试验容器时，氧污染狼明显落秘会变浑浊（不透明。碗化氢进人的试验落滋变得环透明试验尖效。试样应被移出和清洗，重友试轻容液的补充转移和除氧步痫。9.6. 6
然后试验溶液以Y-200)mL/mib的速更和每升溶液20min的时间进行硫化氢饱和。在试验期间，以低流速（每分钟双泡维持硫化氢在试容器和山出捕器间连族流动。这维持了硫化氢浓度种微正压，阻止了空气通过题进人试验容器。9. 6. 7
试样断裂或通过720h,试验结束。需要耐，可试验补充试样，确是大术断裂应力。9.7破坏检查
试验后，洗未断裂试样的工作段表面，检查开裂迹象。注明有裂纹的试样。9.7.1对于所有材料,破坏是：
a）试样完全断裂：
b）在完成720h试验时间后，在放大10倍下自阅观察工.作段裂纹。可使用金相、扫描显微镜或力学试验研究技术确定工作段裂纹是否是由 EC造成的。如果证明裂纹不是EC造成的，试样通过试验。
9.7.2使用电子计时器和微型开关记录断裂时间。8
标准技技网WWW.bzsoso..com各尖标准行业资科免费下载9.8试验报告
试验环
图5持久载荷装
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（）弹餐加载
9.8.1试验后，每种应力水平下的断裂时闻和末断裂数据或表面裂纹的目测观察结果应写入报告。9.8.2报告中应有化学成分、热处理、力学性能和其他的数据和信息。9.8.3表 1给出了数据报告的推荐格式,数据也可在半对数垒标纸上给出(见图 6)。Lo
力学数据
log(断率时间[小时])
图6施加应力-1og(断裂时间)
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