高壓高溫精煉氫設(shè)備剝離性能的標(biāo)準(zhǔn)評定規(guī)程ASTM G146?01

ASTM G146−01高壓高溫精煉氫設(shè)備用雙金屬不銹鋼合金/鋼板剝離性能的標(biāo)準(zhǔn)評定規(guī)程

本規(guī)程由美國材料與試驗協(xié)會金屬腐蝕委員會G01管轄，并由實驗室腐蝕試驗小組委員會G01.05直接負(fù)責(zé)。

現(xiàn)行版本于2013年5月1日批準(zhǔn)。2013年7月出版。最初于1996年批準(zhǔn)。上一版2007年為G146-01(2007)。DOI:10.1520/G0146-01R13。

本標(biāo)準(zhǔn)以固定名稱G146發(fā)行；名稱后的數(shù)字表示最初采用的年份，如果是修訂版，則表示最后修訂的年份。括號中的數(shù)字表示上次重新批準(zhǔn)的年份。上標(biāo)（´）表示自上次修訂或重新批準(zhǔn)以來的編輯更改。

1.范圍

1.1該實踐涵蓋評估用于煉油廠高壓/高溫（HP/HT）氣態(tài)氫設(shè)備中的雙金屬不銹鋼合金/鋼板剝離評定程序。它包括以下步驟：（1）制作合適的實驗室試樣，（2）在實驗室中獲得與煉油廠高壓/高溫氫氣服務(wù)類似的充氫條件，以評估暴露在這些環(huán)境中的雙金屬試樣，以及（3）對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本規(guī)程的目的是允許在試驗實驗室之間比較雙金屬不銹鋼合金/鋼抗氫致剝離（HID）的數(shù)據(jù)。

1.2本規(guī)程主要適用于通過在鋼基體上堆焊不銹鋼合金制成的雙金屬產(chǎn)品。利用這種做法開發(fā)的大多數(shù)信息都是為這些材料獲得的。本文所述的程序也可適用于評估熱軋粘合、爆炸粘合或其他適用于在鋼基體上應(yīng)用不銹鋼合金的工藝。然而，由于可能的材料、試驗條件和試驗程序的變化范圍很廣，應(yīng)由本規(guī)程的用戶確定這些程序在評估此類材料時的適用性和可行性。

1.3本規(guī)程適用于評估使用條件下可能產(chǎn)生HID的材料，如圖1所示的用于鋼設(shè)備上的不銹鋼堆焊層（見附錄X1中的參考文獻(xiàn)1和2）。但是，應(yīng)注意的是，這種做法可能不適用于雙金屬結(jié)構(gòu)形式或使用條件，這些形式或條件未被觀察到會導(dǎo)致HID在使用中。

1.4附錄X1中提供了有關(guān)HID用雙金屬不銹鋼合金/鋼板的評估、試驗方法、試驗條件、材料、焊接變量和檢驗技術(shù)的影響的附加信息。

1.5以國際單位制表示的數(shù)值應(yīng)視為標(biāo)準(zhǔn)值。本標(biāo)準(zhǔn)不包括其他計量單位。

1.6本標(biāo)準(zhǔn)并非旨在解決與其使用相關(guān)的所有安全問題（如有）。本標(biāo)準(zhǔn)的使用者有責(zé)任在使用前建立適當(dāng)?shù)陌踩徒】祵嵺`，并確定法規(guī)限制的適用性。其他安全信息見第6節(jié)。

2.參考文件

2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)參考的ASTM標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)ASTM標(biāo)準(zhǔn)年鑒卷信息，請參閱ASTM網(wǎng)站上的標(biāo)準(zhǔn)文件摘要頁。

G111高溫或高壓環(huán)境腐蝕試驗指南

E3金相試樣制備指南

2.2 ASME標(biāo)準(zhǔn)

鍋爐及壓力容器規(guī)范第五節(jié)，第5條，技術(shù)二

3可從美國機械工程師學(xué)會（ASME）獲得。

3.術(shù)語

3.1定義

3.1.1 HID——將材料暴露在氫環(huán)境中，使不銹鋼合金表面層從其鋼基體上剝離。

3.1.1.1討論——在煉油廠加氫處理過程中，暴露在涉及高壓/高溫氫的使用條件下，在鋼和不銹鋼合金表面層之間的界面處的冶金結(jié)合區(qū)域積聚分子氫，從而在不銹鋼內(nèi)襯鋼設(shè)備內(nèi)發(fā)生這種現(xiàn)象。

編輯搜圖

                 注1：開放式符號，無脫膠報告。報告填充符號脫膠。

圖1 煉油廠高壓氫裝置中氫分壓和溫度對氫剝離敏感性的條件

4.實踐總結(jié)

4.1不銹鋼合金/鋼試樣在高壓/高溫條件下暴露在氣態(tài)含氫環(huán)境中，有足夠的時間在材料中產(chǎn)生充氫。暴露后，以受控速率將試樣冷卻至環(huán)境溫度。然后將試樣在室溫下保持指定的時間，以便在不銹鋼合金表面層和鋼之間形成HID。在保持期結(jié)束后，使用直束超聲波方法和金相檢驗對該界面處的試樣進(jìn)行HID評估，以確認(rèn)是否發(fā)現(xiàn)任何HID。然后，用這種方法表征脫膠區(qū)域的大小和分布。

5.意義和用途

5.1本規(guī)程提供了在高壓/高溫條件下暴露于含氫氣體環(huán)境下，鋼基體上冶金結(jié)合不銹鋼表面層對HID的電阻或敏感性，或兩者兼而有之的指示。本規(guī)程適用于廣泛的壓力、溫度、冷卻速度和氣態(tài)氫環(huán)境，其中HID可能是一個重大問題。這些程序可用于評估材料組成、加工方法、制造技術(shù)和熱處理的影響，以及氫分壓、工作溫度和冷卻速度的影響。這些過程產(chǎn)生的HID可能與特定應(yīng)用程序的服務(wù)體驗不直接相關(guān)。

6.儀器

6.1由于本規(guī)程的目的是在高壓和高溫下進(jìn)行，因此該裝置的結(jié)構(gòu)必須能夠安全地容納試驗環(huán)境，同時能夠抵抗氫的累積脆化效應(yīng)。其次，試驗裝置必須能夠允許（1）引入試驗氣體，（2）從試驗室排出空氣，（3）均勻加熱試樣，以及（4）以受控速率冷卻試樣。

6.2有許多類型的測試單元配置可用于對HID進(jìn)行評估。本規(guī)程不推薦或認(rèn)可任何特定的測試單元設(shè)計。圖2顯示了設(shè)計用于在高壓/高溫氣態(tài)氫環(huán)境中進(jìn)行HID測試的典型測試單元的示意圖。其他設(shè)計也可以提供可接受的性能。但是，典型組件應(yīng)包括以下內(nèi)容：

6.2.1金屬試驗池——試驗池應(yīng)由在預(yù)期試驗條件下已證明具有高抗氫脆和高溫氫侵蝕能力的材料制成。應(yīng)避免使用對這些現(xiàn)象抵抗力低的材料。高壓氫試驗的典型試驗室由固溶退火條件下的不銹鋼（UNS S31600或S34700）或鎳合金（UNS N10276或N06625）制成。不銹鋼合金外露表面的鋼制容器也可能適用。

6.2.2關(guān)閉和密封——為了便于試驗室的操作，關(guān)閉應(yīng)能快速打開和關(guān)閉試驗室，同時保持對氫氣的可靠密封能力。這可以包括金屬或非金屬材料具有高的耐熱降解性和氫腐蝕性。

6.2.5電阻或感應(yīng)加熱器——可使用內(nèi)部或外部加熱器獲得高溫。對于較低的溫度（<300℃），試驗室的外部加熱通常更為方便，但可能會限制冷卻速率，因為它們會加熱整個容器。對于高溫（>300℃），通常使用內(nèi)部加熱器僅加熱試樣和試樣附近的氣體環(huán)境，以限制功率要求和高溫密封和壓力容器問題。

涉及測試：

氫剝離測試