本发明专利技术公开了一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法，其中评价装置包括反应容器、设于反应容器内壁上的环形电极、设于反应容器底部中心位置的下夹头、设于下夹头正上方的上夹头、与环形电极和上夹头连接的恒电流仪及与上夹头和下夹头连接的拉伸机，本发明专利技术的评价方法通过将试样浸泡在酸性反应溶液中，并在试样上加载应力和恒定电流模拟加速硫化物应力腐蚀开裂试验环境，对管线钢进行抗SSCC性能评价；本发明专利技术管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法，能实现管线钢抗SSCC性能的快速评定，而且无需使用剧毒硫化氢气体，消除安全隐患。消除安全隐患。消除安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法
[0001]本专利技术涉及腐蚀与防护
，尤其涉及一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法。
技术介绍
[0002]我国西部油气资源大多含有硫化氢等酸性气体，输送油气的用管线钢面临着严重的硫化氢腐蚀，硫化氢是一种强的渗氢介质，它不仅提供氢的来源，还起到阻碍氢原子结合氢分子的作用；管线钢在硫化氢和外加应力作用下外部或内部产生裂纹的现象，即为硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。管线钢的硫化物应力腐蚀开裂不易被发现，一旦发现便是损失巨大的油气管线泄露事故；因此，输送含硫化氢等酸性气体的管线钢必须通过抗SSCC性能评定试验。
[0003]现今使用的试验标准为GB/T 4157《金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法》，试样需要在外加应力条件下浸泡在含饱和硫化气体的试验容器中720小时。该试验方法试验周期长，并且存在剧毒硫化氢气体泄露等安全隐患。
[0004]鉴于此种情况，亟待研发一种新的评价管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的方法，能实现管线钢抗SSCC性能的快速评定，而且无需使用剧毒硫化氢气体，消除安全隐患。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术目的是提供一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法，能实现管线钢抗SSCC性能的快速评定，而且无需使用剧毒硫化氢气体，消除安全隐患。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面提供一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，包括
[0008]反应容器；
[0009]环形电极，设于所述反应容器内壁上；
[0010]下夹头，设于所述反应容器底部的中心位置；
[0011]上夹头，用于和所述下夹头固定试样；
[0012]恒电流仪，其上设有与所述环形电极连接的阳极和与所述上夹头连接的阴极；
[0013]拉伸机，与所述上夹头和所述下夹头连接。
[0014]优选地，所述反应容器采用有机玻璃材质，和/或
[0015]所述下夹头和所述上夹头采用高强钢材质，和/或
[0016]所述环形电极为碳电极，和/或
[0017]所述反应容器内标注有液位线。
[0018]优选地，所述下夹头与所述反应容器之间设有密封圈。
[0019]优选地，所述密封圈采用丁腈橡胶材质。
[0020]本专利技术第二方面提供一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价方法，包括以
下步骤：
[0021](1)制备3个管线钢平行试样；
[0022](2)利用电化学法对所述试样模拟加速硫化物应力腐蚀开裂试验环境，持续24h后试验结束；
[0023](3)根据3个所述试样的试验结果，对所述管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂性能进行评价。
[0024]优选地，所述步骤(1)中，沿管线钢的轧制方向制备3个平行试样，然后对所述试样清洗处理和干燥处理。
[0025]优选地，所述步骤(1)中，所述试样的尺寸为φ10mm
×
100mm；和/或
[0026]所述步骤(1)中，所述试样两端留有M10
×
5mm的螺纹；和/或
[0027]所述步骤(1)中，所述清洗处理采用无水乙醇除去油污。
[0028]优选地，所述步骤(2)采用如本专利技术第一方面所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置模拟所述加速硫化物应力腐蚀开裂试验环境，具体包括以下步骤：
[0029](2.1)将所述试样固定在所述上夹头和所述下夹头之间；
[0030](2.2)对所述试样加载应力；
[0031](2.3)向所述反应容器中添加酸性反应溶液；
[0032](2.4)加载恒电流，持续24h后试验结束。
[0033]优选地，所述步骤(2.2)中，采用拉伸机对所述试样加载应力，其中应力值为所述试样屈服强度的80％；和/或
[0034]所述步骤(2.3)中，所述酸性反应溶液按5wt％的H2SO4、1wt％的H3BO3和去离子水配置而成；和/或
[0035]所述步骤(2.3)中，控制所述酸性反应溶液的液位高度与反应容器的液位线一致；和/或
[0036]所述步骤(2.4)中，控制恒电流的电流密度为5mA/cm2。
[0037]优选地，所述步骤(3)中，当3个平行试样均未发生断裂，则所述管线钢通过抗硫化物应力腐蚀开裂性能；反之则所述管线钢未通过抗硫化物应力腐蚀开裂性能。
[0038]本专利技术的工作原理：酸性反应溶液中H2SO4和H3BO3提供H
+
，并且H3BO3有减缓反应溶液对试样腐蚀的作用；在加载恒电流条件下，试样表面H
+
得电子后生成H原子，H原子渗入管线钢内部与外加恒载荷协同作用，模拟加速硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验环境；该试验环境较标准规定环境严苛，24h即可判断试样的抗SSCC性能，并且该试验环境不使用剧毒硫化氢气体，消除了硫化氢泄露的安全隐患。
[0039]本专利技术的有益效果为：
[0040]1.本专利技术的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置及方法，能实现管线钢抗SSCC性能的快速评定，而且无需使用剧毒硫化氢气体，消除了硫化氢泄露的安全隐患；
[0041]2.本专利技术的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，采用环形电极设计，此环形结构确保了圆形试样表面电流均匀分布，使管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价测试更加准确。
附图说明
[0042]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0043]图1为本专利技术的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置的结构示意图；
[0044]图2为本专利技术的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置的俯视图。
具体实施方式
[0045]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。
[0046]结合图1和图2所示，本专利技术所提供的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，包括反应容器3、环形电极5、下夹头1、上夹头7、恒电流仪4以及拉伸机；
[0047]结合图1和图2所示，反应容器3为圆柱形结构，其材质为有机玻璃材料，容易制作且绝缘性良好，用于盛放酸性反应溶液，为了便于添加酸性反应溶液，反应容器3上设有液位线；环形电极5粘结在反应容器3的内壁上，该环形电极5采用碳电极，其环形结构确保了试样6在测试过程中表面电流分布均匀；下夹头1设置在反应容器3底部的中心位置，为了防止反应溶液渗漏，在下夹头1和反应容器3之间设置密封圈2，该密封圈2采用丁腈橡胶材质；上夹头7用于与下夹头1一起将试样6固定，便于后续在试样6上施加应力和加载电流，其中上夹头7和下夹头1均采用高强钢材质制作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，其特征在于，包括反应容器；环形电极，设于所述反应容器内壁上；下夹头，设于所述反应容器底部的中心位置；上夹头，用于和所述下夹头固定试样；恒电流仪，其上设有与所述环形电极连接的阳极和与所述上夹头连接的阴极；拉伸机，与所述上夹头和所述下夹头连接。2.如权利要求1所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，其特征在于，所述反应容器采用有机玻璃材质，和/或所述下夹头和所述上夹头采用高强钢材质，和/或所述环形电极为碳电极，和/或所述反应容器内标注有液位线。3.如权利要求1所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，其特征在于，所述下夹头与所述反应容器之间设有密封圈。4.如权利要求3所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价装置，其特征在于，所述密封圈采用丁腈橡胶材质。5.一种管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备3个管线钢平行试样；(2)利用电化学法对所述试样模拟加速硫化物应力腐蚀开裂试验环境，持续24h后试验结束；(3)根据3个所述试样的试验结果，对所述管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂性能进行评价。6.如权利要求5所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中，沿管线钢的轧制方向制备3个平行试样，然后对所述试样清洗处理和干燥处理。7.如权利要求6所述的管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能的评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郎丰军，黄峰，陈勇，马颖，庞涛，程鹏，李江文，宋建红，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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