四点弯曲试验因应力分布均匀、试样简单、可现场切取，被NACE TM 0177、ISO7539、GB/T22640等标准共同列为评定金属材料抗应力腐蚀开裂（SSC/SCC）的核心手段。其通过两加载点将恒定弯矩施加于试样中段，在饱和H₂S水溶液中持续720h，用“受拉面是否出现0.5mm深裂纹”判定通过性，并可输出临界应变εc、临界应力σc供设计输入。

加载机理与公式

四点弯矩图呈平台状，中段为等弯矩区，最大拉应力σ=6FL/bh²（F为总载荷，L为跨距，b、h为试样宽、厚）。保持弹性范围内，应力误差<2%；若超出屈服，弯矩重分布导致计算失效，因此需在试验前核对材料AYS并预留1.3安全系数。

试样制备

1.尺寸：标准板状70mm×10mm×厚度（3-10mm），管材可线切割展平；焊缝试样须把熔合线置于受拉面中心。

2.表面：Ra≤0.4μm，棱边倒钝0.2mm，避免刀口应力集中。

3.标识：轧向、内外表面、焊缝位置用激光标刻，防止混样。

夹具与加载方式

1.伺服疲劳机恒位移法：设定横梁位移，自动补偿松弛，精度±0.01mm。

2.螺栓-杠杆现场法：用扭力扳手拧紧螺母，配合千分表测挠度δ=σL²/6Eh，适用于工地切片。

3.支辊直径≥8mm，材料316L，防止电偶腐蚀；加载点与支点间距比1:2，保证中段纯弯曲。

溶液与环境

介质为NACEA溶液：5%NaCl+0.5%CH₃COOH，pH2.6-2.8，24±3℃。通H₂S2h除氧后保持饱和，每日碘量法校验H₂S≥2300ppm，pH>4.0立即换液。试验箱采用透明PMMA，内置隔层避免冷凝水滴落造成缝隙腐蚀。

试验流程

0h：测量b、h，计算目标应力，加载并记录初始挠度；

24h：开箱目视，若出现≥1mm裂纹立即终止；

168h、336h、504h、720h：取出超声清洗，20×显微镜下检查受拉面，记录裂纹长度、位置；

720h：对可疑区做横截面金相，测定最大深度a，计算深径比a/c。

结果评定

通过/不通过型：三支试样720h内受拉面均无≥0.5mm深裂纹→合格；任一裂纹超标→不合格，可双倍复验；复验再裂则判废。

定量型：逐级降低应力，绘制“应力-裂纹萌生时间”曲线，得临界应力σc（720h不裂的最高应力），用于酸性管道临界缺陷计算。

工程应用

1.焊缝工艺评定：比较不同热输入（0.8-1.2kJ/mm）下HAZ抗SSC能力，优化现场焊接参数；

2.材料选型：高钢级管线X80在0.6×AYS下720h无裂，通过四点弯曲验证后可降低壁厚8%，节省成本约5%；

3.在役评价：现场切取服役10年旧管，加载至设计应力，若72h内无裂可延长检测周期，避免盲目换管。

注意事项

1.试样厚度必须≥3倍原始管壁，防止展平冷作影响；

2.加载后24h内松弛最大，需复紧螺栓或补偿位移；

3.H₂S剧毒，废液用NaClO氧化，确保排放口H₂S<1ppm；

4.若材料屈服强度≥650MPa，应降低目标应力至0.6×AYS，避免塑性偏移导致计算失效。

结语

四点弯曲试验以均匀的应力场、简便的试样和清晰的通过准则，成为油气、氢能、化工装置抗SSC检测验收的首选。掌握跨距设计、挠度控制、溶液更换与裂纹评定的关键细节，可在7天内获得国际认可的SSC合格报告，为酸性工况下材料选型、焊接工艺优化和现场安全运行提供可靠保障。