NACE TM0177-2016 MethodA是评价石油天然气用钢在硫化氢环境抗应力腐蚀开裂(SSC)最经典的恒载荷拉伸法。其思路简单:在室温、饱和H₂S酸化盐水中,对光滑圆棒试样施加0.72×实际屈服强度(AYS)的恒定拉应力,连续暴露30天,以“是否断裂”作为通过/不通过的判据。由于加载水平高、试验条件严苛,MethodA被全球各大油公司和管道规范列为入厂复验必做项目,适用于C110、L80、Q125等油套管料,以及法兰、阀门、紧固件用材的SSC筛选。
试验环境与溶液配制
标准环境为5%NaCl+0.5%CH₃COOH缓冲液,初始pH2.6–2.8,温度24℃±3℃。试验开始前通入100%H₂S至少2h除氧并达到饱和(H₂S≥2300ppm)。整个720h周期内,pH不得超过4.0,H₂S浓度每日用碘量法或电化学探头校验,失饱和超过4h需计为无效并重启。

试样与加载装置
MethodA规定试样为标距25.4mm、直径6.35mm的抛光圆棒,粗糙度Ra≤0.4μm,以消除表面划痕对裂纹萌生的影响。加载系统采用定力“校核环”或杠杆-砝码机构,载荷波动≤±1%。玻璃或PEEK试验容器需带0.2μm级滤芯的排气管,防止回吸空气。三平行试样为一组,出现任一试样断裂即判该炉批材料SSC不合格。
试验程序与观察要点
0h:测量直径、计算截面积,施加目标载荷并记录初始长度。
24h、168h、336h、504h、720h:停机开罐目视检查,若发现颈缩、宏观裂纹或断成两截,立即记录失效时间。
720h:未断裂试样卸荷,超声清洗后做金相与断口分析,确认有无微裂纹或氢鼓泡。
数据输出:报告须给出应力水平、实际屈服强度、失效时间、断口形貌(沿晶/穿晶)及最终pH、H₂S浓度曲线。
结果判定与复验规则
MethodA为“通过/不通过”型试验:
三试样720h均未断裂且金相无裂纹→合格;
任一试样在720h内断裂→不合格,可双倍取样复验;
复验中再出现断裂则该材料判为不耐SSC,需降低硬度(≤22HRC)、更换钢种或进行620℃以上PWHT后重新评价。
现场应用与局限性
MethodA加载方向单一、试样尺寸小,适合快速比较材料与热处理体系的相对抗SSC能力,但无法模拟焊缝三向残余应力。工程上常将MethodA与MethodB(四点弯曲)、MethodC(C环)组合使用:A法筛材质,B/C法验证焊接接头。对13Cr、双相钢等耐蚀合金,还需提高温度至65℃或改用NACEMR0175的SSC-6方法,以避免MethodA30天内“零断裂”造成的过度乐观。
安全与环保操作要点
H₂S属剧毒气体,IDLH仅100ppm。试验需在独立负压棚内进行,配红外H₂S探头、自动喷淋与应急呼吸器;废液用次氯酸钠氧化处理,确保出口H₂S<1ppm。操作人员须持《危险化学品操作证》并双人值守,严禁在开放实验台进行暴露操作。
结语
NACE TM0177 MethodA以高应力、高浓度H₂S和长时间耦合作用,为油气工业提供了最直观、最严格的SSC初筛手段。掌握溶液配制、加载精度、周期监控与失效分析的关键细节,可帮助钢厂、管道厂和检测机构快速获得国际认可的SSC试验合格报告,为酸性油气田的安全开发奠定材料基础。
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