高压高温精炼氢设备剥离性能的标准评定规程ASTM G146−01

ASTM G146−01高压高温精炼氢设备用双金属不锈钢合金/钢板剥离性能的标准评定规程

本规程由美国材料与试验协会金属腐蚀委员会G01管辖，并由实验室腐蚀试验小组委员会G01.05直接负责。

现行版本于2013年5月1日批准。2013年7月出版。最初于1996年批准。上一版2007年为G146-01(2007)。DOI:10.1520/G0146-01R13。

本标准以固定名称G146发行；名称后的数字表示最初采用的年份，如果是修订版，则表示最后修订的年份。括号中的数字表示上次重新批准的年份。上标（´）表示自上次修订或重新批准以来的编辑更改。

1.范围

1.1该实践涵盖评估用于炼油厂高压/高温（HP/HT）气态氢设备中的双金属不锈钢合金/钢板剥离评定程序。它包括以下步骤：（1）制作合适的实验室试样，（2）在实验室中获得与炼油厂高压/高温氢气服务类似的充氢条件，以评估暴露在这些环境中的双金属试样，以及（3）对试验数据进行分析。本规程的目的是允许在试验实验室之间比较双金属不锈钢合金/钢抗氢致剥离（HID）的数据。

1.2本规程主要适用于通过在钢基体上堆焊不锈钢合金制成的双金属产品。利用这种做法开发的大多数信息都是为这些材料获得的。本文所述的程序也可适用于评估热轧粘合、爆炸粘合或其他适用于在钢基体上应用不锈钢合金的工艺。然而，由于可能的材料、试验条件和试验程序的变化范围很广，应由本规程的用户确定这些程序在评估此类材料时的适用性和可行性。

1.3本规程适用于评估使用条件下可能产生HID的材料，如图1所示的用于钢设备上的不锈钢堆焊层（见附录X1中的参考文献1和2）。但是，应注意的是，这种做法可能不适用于双金属结构形式或使用条件，这些形式或条件未被观察到会导致HID在使用中。

1.4附录X1中提供了有关HID用双金属不锈钢合金/钢板的评估、试验方法、试验条件、材料、焊接变量和检验技术的影响的附加信息。

1.5以国际单位制表示的数值应视为标准值。本标准不包括其他计量单位。

1.6本标准并非旨在解决与其使用相关的所有安全问题（如有）。本标准的使用者有责任在使用前建立适当的安全和健康实践，并确定法规限制的适用性。其他安全信息见第6节。

2.参考文件

2.1 ASTM标准有关参考的ASTM标准。有关ASTM标准年鉴卷信息，请参阅ASTM网站上的标准文件摘要页。

G111高温或高压环境腐蚀试验指南

E3金相试样制备指南

2.2 ASME标准

锅炉及压力容器规范第五节，第5条，技术二

3可从美国机械工程师学会（ASME）获得。

3.术语

3.1定义

3.1.1 HID——将材料暴露在氢环境中，使不锈钢合金表面层从其钢基体上剥离。

3.1.1.1讨论——在炼油厂加氢处理过程中，暴露在涉及高压/高温氢的使用条件下，在钢和不锈钢合金表面层之间的界面处的冶金结合区域积聚分子氢，从而在不锈钢内衬钢设备内发生这种现象。

编辑搜图

                 注1：开放式符号，无脱胶报告。报告填充符号脱胶。

图1 炼油厂高压氢装置中氢分压和温度对氢剥离敏感性的条件

4.实践总结

4.1不锈钢合金/钢试样在高压/高温条件下暴露在气态含氢环境中，有足够的时间在材料中产生充氢。暴露后，以受控速率将试样冷却至环境温度。然后将试样在室温下保持指定的时间，以便在不锈钢合金表面层和钢之间形成HID。在保持期结束后，使用直束超声波方法和金相检验对该界面处的试样进行HID评估，以确认是否发现任何HID。然后，用这种方法表征脱胶区域的大小和分布。

5.意义和用途

5.1本规程提供了在高压/高温条件下暴露于含氢气体环境下，钢基体上冶金结合不锈钢表面层对HID的电阻或敏感性，或两者兼而有之的指示。本规程适用于广泛的压力、温度、冷却速度和气态氢环境，其中HID可能是一个重大问题。这些程序可用于评估材料组成、加工方法、制造技术和热处理的影响，以及氢分压、工作温度和冷却速度的影响。这些过程产生的HID可能与特定应用程序的服务体验不直接相关。

6.仪器

6.1由于本规程的目的是在高压和高温下进行，因此该装置的结构必须能够安全地容纳试验环境，同时能够抵抗氢的累积脆化效应。其次，试验装置必须能够允许（1）引入试验气体，（2）从试验室排出空气，（3）均匀加热试样，以及（4）以受控速率冷却试样。

6.2有许多类型的测试单元配置可用于对HID进行评估。本规程不推荐或认可任何特定的测试单元设计。图2显示了设计用于在高压/高温气态氢环境中进行HID测试的典型测试单元的示意图。其他设计也可以提供可接受的性能。但是，典型组件应包括以下内容：

6.2.1金属试验池——试验池应由在预期试验条件下已证明具有高抗氢脆和高温氢侵蚀能力的材料制成。应避免使用对这些现象抵抗力低的材料。高压氢试验的典型试验室由固溶退火条件下的不锈钢（UNS S31600或S34700）或镍合金（UNS N10276或N06625）制成。不锈钢合金外露表面的钢制容器也可能适用。

6.2.2关闭和密封——为了便于试验室的操作，关闭应能快速打开和关闭试验室，同时保持对氢气的可靠密封能力。这可以包括金属或非金属材料具有高的耐热降解性和氢腐蚀性。

6.2.5电阻或感应加热器——可使用内部或外部加热器获得高温。对于较低的温度（<300℃），试验室的外部加热通常更为方便，但可能会限制冷却速率，因为它们会加热整个容器。对于高温（>300℃），通常使用内部加热器仅加热试样和试样附近的气体环境，以限制功率要求和高温密封和压力容器问题。

涉及测试：

氢剥离测试