电子式慢应变应力腐蚀试验机
慢应变拉伸法模拟含氢储气库管材的应力腐蚀试验研究
慢应变拉伸法模拟含氢储气库管材的应力腐蚀试验研究丁磊;姚勇;张志远;窦志超【摘要】采用慢应变速率拉伸法,通过扫描电镜、能谱分析等手段,分析不同温度和干/湿气环境(通入H2和CO2混合气体)下HP13Cr、13Cr、3Cr的氢脆敏感性.结果显示:干气环境下,温度对这3种材质氢脆敏感性的影响较小;120℃干气环境中的氢脆系数排序为HP13Cr＜13Cr＜3Cr;湿气环境中,由于Cl-和CO2水溶液的综合作用,13Cr氢脆系数增大,但不同试验条件下的氢脆系数均未大于25％,可以认为其并无氢脆敏感性倾向.针对模拟的含氢储气库试验条件,推荐使用13Cr系列材质.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】7页(P18-24)【关键词】储气库;油套管;选材;氢腐蚀;SSRT法【作者】丁磊;姚勇;张志远;窦志超【作者单位】天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301;天津钢管集团股份有限公司,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TG113.23+1;TE931+.2随着我国环境问题的日益严峻，天然气成为我国治理雾霾的重要能源资源，也是未来能源结构朝绿色低碳化发展的主要能源。
2000年以来，天然气消费量以每年17%的速度增长，预计到2020年天然气用量将达到3 600亿m3。
我国为有效缓解天然气供应紧张的矛盾，避免季节性用气紧张和意外事故致使用气停顿等问题已建成的大张坨、金坛、华北和呼图壁等25个地下储气库［1-3］，调峰量达到30亿m3。
地下储气库在注气过程管道中一般包含H2、CO2、天然气等混合气体，从上游长输管道经加压机输送至储气库储存，采气过程中还包含高Cl-的溶腔残留水，因此油套管存在较大的腐蚀风险。
某井注采气作业在60～150℃的温度，干/湿性混合气体中含有H2和CO2，要求服役年限为50年，对油套管的材质要求较高。
慢拉伸慢应变速率试验机
产品介绍：慢拉伸慢应变速率试验机的主机框架为四立柱落地式结构，灵活的安装方式可以根据试验需求对实验釜进行上置固定或者下置固定，载荷架有两倍以上的设计强度保护，保证了极高的刚性，大幅减弱了载荷架的弹性形变对测量的影响。
设备采用全数字嵌入式测控系统，专为实时性测量和数据处理而设计，双32bit CPU高速运行，可以快速响应计算机指令、高速传输测量数据、实时高频闭环控制调节、及时状态及故障信息检测。
应变速率试验机设计了应力腐蚀试验时传感器的扩展连接通道，力传感器1路、位移通道1路、光栅位移传感器2路或LVDT传感器2路，可满足“设备概述”中阐述的全部试验方法的测试要求。
对于慢应变速率拉伸测试，结合伺服系统的数字指令接口，馥勒测控系统设计了独有的数字指令输出功能，以指令脉冲方式均匀平稳的发送给伺服系统。
数字指令的输出建立在精确的定时基础上，极高精度的晶体时基芯片提供了准确的定时，这会消除在极低速拉伸时非连续平稳问题，保证了慢应变速率拉伸时速度的准确性。
环境容器的型式和材质是依据不同的测试介质进行设计制造的，通常选用的材质有：625、C-276、316L、DSS2205、P91、耐热玻璃、有机玻璃等，除须满足测试的温度、压力条件，对于测试介质类型有较强的抗腐蚀性能是主要参数。
环境容器模拟材料实际使用的环境条件，有核反应堆回路、火电回路、石油化工领域、海水、航空航天、锅炉、轨道交通、钻探等材料的服役环境。
环境容器与主机单元结合，可实现SSRT、SC、CF、Creep、Creep Fatigue、Strain Fatigue、Stress Rupture、HIC、SCC、DCPD裂纹扩展测量等材料方法测试。
常规的实验釜是由316L不锈钢制造，满足较高温度和压力的介质环境模拟。
慢拉伸慢应变速率试验机技术参数说明：1、试验机型号：FLFS304、FLFS504、FLFS105；2、额定载荷：30KN、50KN、100KN可选可定制；3、力值测量范围：0.4%～100%F.S.；4、力值准确度：0.5%；5、力值分辨率：0.2N（30KN）、0.3N（50KN）、0.6N（100KN）；6、加载额定移动范围：80mm；7、加载位移速率范围（慢拉伸应力加载单元）：10mm/s～1x10-7mm/s；8、加载位移速率范围（裂纹扩展应力加载单元）：10mm/s～1x10-6mm/s；位移示值准确度：0.3%；9、位移分辨率（慢拉伸应力加载单元）：0.0005?m；10、位移分辨率（裂纹扩展应力加载单元）：0.005?m；11、伸长测量范围（光栅位移传感器）：30mm；12、伸长测量分辨率：0.1?m；13、伸长测量准确度：0.5%；14、疲劳加载波形：正弦波、三角波，以及半波；15、疲劳加载频率：0.0001～2Hz；16、实验容器：可选。
福建特种设备检验研究院试验室
福建省特种设备检验研究院实验室地址：福州市仓山区卢滨路370号联系电话：0591—88700522 联系人:郭平邮编：350008 单位网址：http://www。
fjtj。
com/乘车路线：乘95、315路至卢滨路站下车；乘128、K3路至建新中路站下车目录福建省特种设备检验研究院实验室简介 (1)一、材料科学类实验室及配备主要仪器设备 (2)1、应力腐蚀实验室 (2)1.1高温高压慢应变速率应力腐蚀试验机 (2)2、残余应力及物相分析实验室 (3)2.1 X射线衍射仪 (3)2.2便携式X射线残余应力分析仪 (4)3、等离子体发射光谱分析室 (5)3.1全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪 (5)4、光谱分析室 (6)4。
1全谱火花直读光谱仪 (6)4。
2红外碳硫分析仪 (7)5、高温蠕变实验室 (8)5。
1电子式高温蠕变持久强度试验机 (8)6、光学显微分析室 (9)6.1研究级倒置智能数字材料显微镜 (9)7、硬度试验室 (10)7。
1布氏硬度计 (10)7。
2数显维氏显微硬度计 (10)7.3洛氏硬度计 (11)二、无损检测类主要仪器设备 (12)1、无损检测实验室 (12)1。
1X射线数字成像系统 (12)1.2便携式高频恒压X射线探伤机 (13)1。
2储罐底板腐蚀扫描绘图系统 (14)2、无损检测新技术实验室一室 (15)2.1长距离管道超声导波聚焦检测系统 (15)2.2全数字化声发射仪 (16)2。
3相控阵检测仪 (17)2。
4便携型多功能超声波成像检测系统（TOFD） (18)2。
5便携式TOFD超声波检测仪 (19)3、无损检测新技术实验室二室 (20)3.1金属磁记忆检测仪 (20)3。
2智能四频八通道涡流检测仪 (21)3。
3钢管腐蚀扫查仪 (22)3。
4红外热成像仪 (23)三、机械电子类主要仪器设备 (24)1、电梯健康监测实验室 (24)1.1三维扫描仪 (24)1。
疲劳试验标准与疲劳试验机
疲劳试验标准与疲劳试验机疲劳试验标准与疲劳试验机Bairoe⼀、标准列表：1.ISO疲劳试验列表ISO 12108 ⾦属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展⽅法ISO 12107 ⾦属材料疲劳试验统计⽅案和数据分析⽅法ISO 1352 钢扭应⼒疲劳试验⽅法ISO 1143 ⾦属旋转弯曲疲劳试验⽅法ISO 12106 ⾦属材料–疲劳试验–轴向应变控制⽅法ISO 1099 ⾦属材料–疲劳试验–轴向⼒控制⽅法2.ASTM相关疲劳试验标准ASTM E2207-02 薄壁管应变控制轴向扭转疲劳试验⽅法ASTM E1949-03 粘贴⾦属电阻应变⽚室温疲劳寿命试验⽅法ASTM E796-94 ⾦属箔延性试验⽅法ASTM E739-91 线性或线性化应⼒-寿命（S-N）和应变-寿命（e-N）ASTM E647-05 疲劳裂纹扩展速率试验⽅法ASTM E606-04 应变控制疲劳试验⽅法ASTM E468-90 ⾦属材料恒幅疲劳试验结果表⽰⽅法ASTM E466-96 ⾦属材料⼒控制恒幅轴向疲劳试验⽅法3.GB相关疲劳试验标准GB/T 3075 ⾦属轴向疲劳试验⽅法GB/T 6398 ⾦属材料裂纹扩展试验⽅法GB/T 4337 ⾦属旋转弯曲疲劳试验⽅法GB/T 7733 ⾦属旋转弯曲腐蚀疲劳试验⽅法GB/T 12443 ⾦属扭应⼒疲劳试验⽅法GB/T 7732 ⾦属材料表⾯裂纹拉伸试样断裂韧度试验⽅法GB/T 21143 ⾦属材料准静态断裂韧度的统⼀试验⽅法GB/T 24176 ⾦属材料疲劳试验数据统计⽅案与分析⽅法GB/T 2107 ⾦属⾼温旋转弯曲疲劳试验⽅法GB/T15248 ⾦属材料轴向等幅低循环疲劳试验⽅法GB/T10622 ⾦属材料滚动接触疲劳试验⽅法⼆、相关试验机汇总：1.轴向疲劳试验通常采⽤电液伺服疲劳试验机。
这⼀类试验机频率通常在0.01-50Hz以内，也可以达到100Hz，设备采⽤液压作动器进⾏加载，设备载荷通常在10kN~1000kN之间（负荷系列数为：10、20、50、60、100、200、250、500、600、1000、2000），轴向电液伺服疲劳试验机通常配备的是楔形液压拉伸夹具，但根据试样情况也可配备其他的夹具。
《应力腐蚀》PPT课件
应力腐蚀发生的条件
3)拉伸应力。拉伸应力有两个来源。 一是剩余应力(加工、冶炼、装配)，温差热应力及相变
的相变应力; 二是材料承受外加载荷造成的应力。 一般以剩余应力为主，约占事故的80％左右， 金属与合金所承受的拉应力愈小，断裂时间愈长。 应力腐蚀可在极低的应力下(如屈服强度的5％~10％或
更低)产生。一般认为当拉伸应力低于某一个临界值 时，不再发生断裂破坏，这个临界应力称应力腐蚀开 裂门槛值，用K1SCC或临界应力σth表示。
• 大气腐蚀条件不同，锈层成分和构造是很复杂的。
Evans认为大气腐蚀的锈层处在潮湿条件下，锈层
起强氧化剂作用,在锈层内阳极反响发生在金属
/Fe3O4 界 面 上 ：
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 阴极反响发生在Fe3O4/FeOOH界面上:
• 2)潮大气腐蚀。潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，外表存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀。湿大气腐蚀指金属在相对湿度大100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属外表上， 外表存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀.
大气腐蚀速度与金属外表水膜厚度的关系见图4-1。
腐蚀速度与水膜厚度的规律
1)区域I 金属外表只有约几个水分子厚(1~10nm)水膜， 还没有形成连续的电解质溶液，相当于干的大气腐 蚀．腐蚀速度很小。
2)区域II 金属外表水膜厚度约在1μm时，由于形成连续 电解液层，腐蚀速度迅速增加，发生潮的大气腐蚀。
• 3)区域III 失稳断裂区，裂纹深度已接近临界尺寸 acr , 当超过这个值时，应力强度因子到达K1c时， 裂纹生长率迅速增加直至发生失稳断裂。
慢拉伸应力腐蚀标准
慢拉伸应力腐蚀标准
慢拉伸应力腐蚀标准（Slow Strain Rate Corrosion Standards，
简称SSRC）是一种用于评估材料在慢速应变下的腐蚀敏感性
的测试方法和标准。
慢拉伸应力腐蚀试验是一种在纯腐蚀介质中通过施加少量应力和控制应变速率来测试材料的腐蚀性能的方法。
该方法主要用于评估金属材料的抗应力腐蚀开裂能力，特别是在高温和高压环境下的情况。
慢拉伸应力腐蚀标准根据具体应用需求而定，主要包括以下几个方面：
1. 标准样品的制备和尺寸要求：标准中通常会规定使用何种材料作为试样，以及试样的尺寸和形状。
这样可以确保测试结果的可比性和可重复性。
2. 施加应力和控制应变速率：标准中会规定施加的应力和控制的应变速率。
应力通常通过在试样上施加静载荷来实现，而应变速率则可以通过机械加载或电动机加载来控制。
3. 腐蚀介质和试验条件：标准中会规定使用何种腐蚀介质进行测试，以及测试的温度、压力和时间等条件。
这些条件会影响到材料的腐蚀敏感性和开裂倾向。
4. 评估和结果分析：标准中通常会给出测试结束后的评估方法和结果分析方法。
这可以帮助确定材料的腐蚀性能和开裂风险。
慢拉伸应力腐蚀标准可以用于研究和评估材料的应力腐蚀开裂倾向，为设计和选材提供依据。
它在航空航天、石油化工、核电等领域被广泛应用。
应力腐蚀试验机
《YF-C1型（铝合金C环）应力周浸腐蚀试验机》一、概述YF-C1型(铝合金C环)试样周期浸润应力腐蚀试验机适用于测量铝合金厚板、挤压件和锻件在高向（短横向）上的应力腐蚀试验。
主要应用于铝合金C环试样在一定应力情况下置于周期浸润腐蚀试验箱内进行的应力腐蚀试验等。
本产品能模拟户外自然大气腐蚀条件，通过对铝合金C环试样及其焊接材料的耐大气腐蚀的人工气候应力腐蚀加速试验，来评价其耐户外大气腐蚀的质量性能，可供各种科研机构、厂矿中心试验室及航空、航天、机械、电子领域等对产品试样进行浸润腐蚀试验用。
二、满足规范HB 5259-83 《铝合金C环试样应力腐蚀试验方法》GB/T 15970.5-1998 《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验》TB/T2375-93 《铁路用耐侯钢周期浸润腐蚀试验方法》HB5194-1981 《周期浸润腐蚀试验方法》GB/T 19746-2005 《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》三、技术指标1、试验机工作室内尺寸：1200 X 650 X 900( L×D×H)；2、试验机外尺寸：1600 X 800 X 1500 ( L×W×H)；3、腐蚀溶液槽内尺寸：550×250×120 ( L×W×H)；4、试验温度控制范围：室温~ 60℃；5、湿度控制范围：40%~70%RH；6、试验温度控制基本点：27℃+1℃和35+1℃；7、湿度控制基本点：≯45%+5%RH ；8、温度波动度：≯+1℃；9、湿度波动度：≯+5%RH；10、浸润周期时间设定范围：1—9999分钟/小时（任意设定）；11、干燥周期时间设定范围：1—9999分钟/小时（任意设定）；12、试验时间定时控制：1—9999小时/分钟（任意设定）；13、周浸轮速度调节：无极调速，转速误差≯0.5%；14、周浸轮工位数量：4个工位；15、周浸轮直径：Φ550mm；16、试件容量：200个；17、视窗尺寸：210mm×250mm；18、试样（C型环）夹具数量：2套。
应力应变腐蚀慢拉伸试验机
产品用途：FL应力应变腐蚀慢拉伸试验机为在常温～微高温、常温～低温、常压～微高压介质环境下的慢应变速率拉伸试验（SSRT）、恒载荷应力腐蚀开裂（SCC）试验等，能对SCC 裂纹扩展、腐蚀疲劳裂纹扩展在线、离线测量等多种试验提供实现方案。
应力腐蚀试验的环境介质常见的有超纯水、海水、N2O4、NH3、甲醇等腐蚀介质环境, 应力腐蚀试验机系统采用模组化设计，不同试验功能配置不同的实验模块，具有极高的维护性和可扩展性。
该系统的单元有：馥勒应力加载单元、实验釜单元、水化学测量循环回路、DCPD 裂纹扩展测量单元、应变测量单元、温度控制单元、测控单元、馥勒试验软件等主要技术参数：型号：FLFS304、FLFS504、FLFS105额定载荷：30KN、50KN、100KN可选可定制力值测量范围：0.4%～100%F.S.力值准确度：0.5%力值分辨率：0.2N（30KN）、0.3N（50KN）、0.6N（100KN）加载额定移动范围：80mm加载位移速率范围（慢拉伸应力加载单元）：10mm/s～1x10-7mm/s加载位移速率范围（裂纹扩展应力加载单元）：10mm/s～1x10-6mm/s位移示值准确度：0.3%位移分辨率（慢拉伸应力加载单元）：0.0005µm位移分辨率（裂纹扩展应力加载单元）：0.005µm伸长测量范围（光栅位移传感器）：30mm伸长测量分辨率：0.1µm伸长测量准确度：0.5%疲劳加载波形：正弦波、三角波，以及半波疲劳加载频率：0.0001～2Hz实验容器：可选主要特点：主机框架为四立柱落地式结构，灵活的安装方式可以根据试验需求对实验釜进行上置固定或者下置固定。
载荷架有两倍以上的设计强度保护，保证了极高的刚性，大幅减弱了载荷架的弹性形变对测量的影响。
全数字嵌入式测控系统，专为实时性测量和数据处理而设计，双32bit CPU高速运行，可以快速响应计算机指令、高速传输测量数据、实时高频闭环控制调节、及时状态及故障信息检测。
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电子式慢应变应力腐蚀试验机
微机控制电子式慢应变应力腐蚀试验机采用计算机技术设计、研制的智能型试验机，它可以根据使用要求对试样进行拉伸、压缩、弯曲、蠕变等，主要用于检测、研究金属材料、非金属、复合材料及其制品的静态持久拉伸、蠕变、应力腐蚀等的机械性能试验，可用于在NaOH、NO3-、H2S、CL-溶液、甲醇、N2O4、NH3、湿空气和水等介质环境下测定金属的应力腐蚀破坏特性试验。
通过恒载荷、恒变形等试验方法不能迅速激发应力腐蚀的条件下，确定延性材料应力腐蚀敏感性的加速试验方法。
性能参数
1、最大试验力：30kN; 50kN;
2、试验力范围：1--100%全程不分档
3、精度等级：1级；示值准确度优于±1%
4、配有螺纹连接夹具（两种）、销式连接夹具有自动调心装置；
5、速度精度优于±1%，示值准确度优于±1%，变形及位移精度优于±0.5%。
6、慢应变速率试验的拉伸速度可以在10-6～1mm/min 之间无级调节。
7、试验拉伸空间：0-400mm,试验空间可调
8、试验控制方式：力、时间、加载速率、分步（多级）加载
应用范围
1、研究金属材料的静态持久拉伸、蠕变、应力腐蚀等的机械性能试验；
2、可用于在NaOH、NO3-、H2S、CL-溶液、甲醇、N2O4、NH
3、湿空气和水等介质环境
下测定金属的应力腐蚀破坏特性试验；
3、通过恒载荷、恒变形等试验方法不能迅速激发应力腐蚀的条件下，确定延性材料应
力腐蚀敏感性的加速试验方法。
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