碳钢和低合金钢抗SOHIC应力导向氢致开裂评价实验方法

碳钢和低合金钢抗SOHIC应力导向氢致开裂评价实验方法

当暴露在湿硫化氢化境中时，碳钢和低合金钢会出现多种形式的环境开裂（EAC）问题，比如

（1）高硬度和焊接区硫化物应力开裂SSC、（2）母材氢致开裂HIC、（3）焊缝附近应力导向氢致开裂SOHIC。

SOHIC裂纹：包含了小尺寸HIC氢致开裂裂纹（氢原子合成氢分子导致），并把钢材内不同平面的HIC小裂纹连在一起。SOHIC的裂纹形貌和HIC不同，如下图。

图1 无应力作用下碳钢中的HIC裂纹

图2 有应力作用下碳钢中的SOHIC裂纹

SOHIC应力导向氢致开裂的形貌大体可以描述为：和主应力（外加应力或残余应力）方向垂直的一系列小裂纹，沿厚度方向像“梯子”一样将已有的HIC细小裂纹连接在一起。下图为15mm厚环焊缝试样，在热影响区的边缘靠近焊根位置可以看到4.6mm深的SOHIC裂纹。

图3 SOHIC裂纹典型照片

AMPP TM21451-2023 Evaluation of carbon and low-alloy steels for resistance to stress oriented hydrogen induced cracking (SOHIC)提供了评价管道和压力容器用钢在硫化氢溶液环境下抗SOHIC的试验方法，将三轴应力加载四点弯曲试样放置在NACE TM0177-A溶液中，在室温和常压饱和硫化氢环境下进行14天测试。实验结束后，需要记录裂纹是否存在，包括位置、尺寸、裂纹深度、裂纹路径，给出裂纹的形貌照片。

图4 一种用于SOHIC测试的加载夹具

图5 母材和焊缝SOHIC试样实验后形貌照片

图6 SOHIC裂纹产生机制示意图（HIC小裂纹萌生、发展、HIC裂纹在多层的发展、裂纹连接）

涉及测试：应力导向氢致开裂试验（SOHIC）