概述

本文件提供了四点弯曲试验使用的指南，该指南旨在评估金属，包括碳钢、低合金钢和耐腐蚀合金(CRA)的抗应力腐蚀开裂和硫化物应力开裂的能力。本文的重点是四点弯曲试验的方法。作业应用试验结果的上下文由最终用户负责,并在NACE MR0175/ISO15156中进行了讨论。

原理

四点弯曲试验是一种恒位移试验，通过将梁试样支撑在两个加载滚轴(承力筒)上，并通过另外两个加载滚轴施加荷载，使试样的一面处于拉伸状态(内滚轴之间均匀受力)，另一面处于压缩状态。中厚处的应力为零，且应力在整个厚度范围内呈明显梯度状，这在薄试样中最为明显。因此，这样可能会萌生裂纹，但随后会停止，或者其增长速度会降低。因此，在试验暴露期间，并非经常会发生完全断裂。重要参数是滚轴间距、内外跨比、试样尺寸、宽厚比和滚轴直径。由于根部轮廓、表面粗糙度、微裂纹范围和未对准程度的显著变化，焊接试样的试验带来了特殊的挑战。

四点弯曲试验程序

1、确定试样所需的挠度或应变。

2、试验前，应使用适当的脱脂溶液对试样进行脱脂，并使用适当的溶剂(如丙酮)进行冲洗，然后将其储存在干燥器中。应验证脱脂程序的适当性，例如符合ASTMF21。

3、将试样放置在加载夹具中，并将试样加载至所需的挠度或应变。检查有无应变松弛。尽管仅适用于同一批材料中的一个试样:

对于弹性加载的合金，在1h后测量应变。如果出现松弛，调整挠度并在1h后重复。在所有其他情况下，每隔5min测量一次应变，并调整挠度，直到应变至少保持30min不变。如果应变没有变化，则可以开始试验。否则，应调整挠度以达到所需的应变，并在1h后进行检查，以确保没有发生明显的松弛。

在所有情况下，应报告初始应力松弛的程度以及所做调整的说明。

4、将加载夹具放置在试验容器中，然后密封盖子，确保没有泄漏。

5、试验溶液应以符合要求的方式添加到试验容器中。提供了一种通常是合适的，但不是专用方法。

6、将试验溶液放置在单独的储液罐中，并用适当的低氧净化气体吹扫以除氧。如果有可能沉淀出随pH值增加而导致溶解度降低的难溶盐，则应考虑用CO2吹扫。

注1：达到溶解气体稳态浓度的时间将取决于气泡的大小、与水接触的时间(导致的水相对于起泡器底部的高度)和流速。气体流速为0.1L/min时，20L溶液需要20h，10L(高度较小)溶液需要12h。

注2：用惰性气体除氧会导致溶解的CO,吹扫和碳酸氢根离子的损失，因为这些离子与溶解的CO，处于平衡状态。随着吹扫，pH值将增加，因为作为碳酸氢钠添加的钠离子现在被羟基离子平衡，pH值的增加取决于添加的碳酸氢钠浓度。充入试验气体后，将恢复平衡，氢氧化钠将重新转化为碳酸氢钠(通过试验后的pH值测量确认)。然而，在吹扫期间，任何溶解性随pH值增加而减少的盐都可能沉淀。

7、在从储液罐注入溶液之前，应采用所选方法对试验容器和连接管进行除氧，以确保不会对试样造成影响。

8、使用吹扫气体的压力将溶液泵入试验容器。

9、通过适合于在最佳时间段内达到饱和的流速和气泡尺寸，用试验气体使溶液饱和。在大多数情况下，假设至少有5L试验溶液，则试验溶液的流速达到0.1L/min和1h/L时足以接近饱和。例如，大型容器可采用其他充气速度，但应记录显示达到饱和的证据。试验期间，溶液中的气体浓度应保持在要求的水平。根据诸如TM0177所述，可以通过连续或定期补给来实现。对于CRA而言，H2S的消耗可能足够小，因此在试验期间不需要补给，但应提供支持该方法的证据。

注：作为参考，在环境温度和压力下使用饱和HzS进行试验时，使用TM0177的试验溶液A时，饱和浓度应超过2300 mg/L。

10、对于高温试验，将试验容器/高压灭菌器调至试验温度，然后适当增加气体分压至所需水平。或者，在环境温度下设置气体分压，以达到试验温度下理想分压。应记录用于计算温度下分压的方法。

11、达到稳定条件后，在规定时间内暴露(通常为30天)。

12、暴露期结束时，应清除溶解的HzS。这可以通过用氮气吹扫试验溶液来实现。对于高温试验，宜在试验温度下进行吹扫，以尽量减少在冷却时在较低温度下诱发硫化物应力开裂的可能性。

注：在使用无试验气体补给的密封系统的碳钢试验时，在试验过程中可能会消耗H₂S。根据最终用户的要求，可能需要在试验结束时测量溶解H₂S 的浓度。

13、打开容器时应小心，因为可能会残留的H₂S。

14、随后取出试样，用水冲洗并用丙酮干燥。

15、如果最终用户要求，在去除腐蚀产物之前，对试样进行拍照。

16、如有必要，清除所有腐蚀产物;例如，使用缓蚀HCI溶液。

注：应采取适当的安全措施，因为腐蚀产物溶解时可能会释放H,S。

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