鋼材在含硫化氫等酸性環(huán)境中，因腐蝕產(chǎn)生的氫侵入鋼內(nèi)而產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為氫致開(kāi)裂（HIC）
英文全稱(chēng)是：Hydrogen induced cracking。
國(guó)標(biāo)GB/T8650-2006《管線(xiàn)鋼和壓力容器鋼抗氫致開(kāi)裂評(píng)定方法》，規(guī)定了管線(xiàn)鋼和壓力容器鋼板在含有硫化物水溶液的腐蝕環(huán)境中，由于腐蝕吸氫引起的HIC的評(píng)定方法。
美標(biāo)NACE TM0284管道、壓力容器抗氫致開(kāi)裂鋼性能評(píng)價(jià)的試驗(yàn)方法,規(guī)定了HIC氫致開(kāi)裂的評(píng)定方法。
硫化氫是石油和天然氣中{zj1}腐蝕作用的有害介質(zhì)之一，在天然氣輸送過(guò)程中，硫化氫對(duì)輸送管線(xiàn)的應(yīng)力腐蝕占很大比重。在濕硫化氫環(huán)境中使用時(shí)，硫化氫能導(dǎo)致碳鋼內(nèi)部出現(xiàn)氫鼓泡（HB）、氫致開(kāi)裂（HIC）和應(yīng)力導(dǎo)向的氫致開(kāi)裂（SOHIC）。
一、類(lèi)型
在石油天然氣行業(yè)和石化行業(yè)中，如果在濕H2S環(huán)境下選用碳鋼或低合金鋼，那么鋼板會(huì)發(fā)生很?chē)?yán)重的脆化。
這種脆化的機(jī)理是：H2S與鋼材表面發(fā)生腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生氫，而后氫又被鋼材吸收導(dǎo)致氫脆。對(duì)于低合金鋼來(lái)說(shuō)，這種破壞可分為以下幾種類(lèi)型：
1）氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（HIC）。HIC不需要應(yīng)力就可以在鋼材內(nèi)部產(chǎn)生并傳播。
2）硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（SSC）。SSC主要出現(xiàn)在硬度高的區(qū)域，如焊縫區(qū)。
3） 應(yīng)力方向氫誘導(dǎo)開(kāi)裂（SOHIC）。事實(shí)上，SOHIC可被看作是HIC和SSC共同作用的結(jié)果。
4）氫致延遲裂紋：容器在焊接過(guò)程中，焊接材料中水分或油污在電弧高溫作用下分解產(chǎn)生氫，這些氫一部分進(jìn)入熔融的焊縫金屬中，當(dāng)焊縫冷卻時(shí)來(lái)不急擴(kuò)散出去形成局部高壓而導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)微裂紋的現(xiàn)象。
二、 分類(lèi)
1）氫脆：各種情況下產(chǎn)生的氫原子直接滲透到鋼內(nèi)部后，使鋼晶粒間原子結(jié)合力降低，造成鋼材的延伸性、斷面收率降低，強(qiáng)度也發(fā)生變化。
氫致開(kāi)裂 - 氫脆理論
在裂紋{jd0}有與陽(yáng)極反應(yīng)相應(yīng)的陰極反應(yīng)發(fā)生。所生成的氫或加工氫進(jìn)入鋼中引起氫致開(kāi)裂。
2）氫腐蝕：氫與鋼中的碳化物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生甲烷，甲烷氣體不能從鋼中擴(kuò)散出去，聚集在晶粒間形成局部高壓，造成應(yīng)力集中，進(jìn)而使鋼材產(chǎn)生微裂紋或鼓泡。
三、氫致開(kāi)裂試驗(yàn)方法及過(guò)程
試驗(yàn)方案：HIC氫脆試驗(yàn)NACE TM0284-2011
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 8650-2006
試驗(yàn)周期：8工作日
備注：
試驗(yàn)介質(zhì)：
溶液A：常溫常壓，含飽和硫化氫的氯化鈉醋酸溶液
溶液B：常溫常壓，含飽和硫化氫的人工海水
試樣推薦尺寸：
100mm*20mm*實(shí)際厚度（30mm）
試樣要求
樣品尺寸：長(zhǎng)100mm，寬20mm。
1）厚度<30mm：平行取樣，同一產(chǎn)品取1組樣品，數(shù)量為3個(gè)；
2）30mm≤厚度<88mm：階梯取樣，同一產(chǎn)品取1組樣品，數(shù)量為3個(gè)；
3）厚度≥88mm：階梯取樣，1樣品厚度<30mm，按實(shí)際厚度取{zd0}數(shù)量樣品數(shù)
四、 試驗(yàn)步驟
試樣的浸泡
1. 試樣放置在試驗(yàn)容器中,寬面直立，用有機(jī)玻璃制成的架子將試樣與容器及其它試樣隔開(kāi)，試樣的縱軸可垂直或水平。
2. 試驗(yàn)溶液體積與試樣總表面積的最小比率為3 mL/cm2。并保證試樣wq浸沒(méi)在溶液中。
3. A溶液應(yīng)由含5.0 % NaCl（wt）和 0.50 %（wt）CH3COOH 的蒸餾或去離子水構(gòu)成，例如：50.0 g NaCl 和5.00 g 的CH3COOH 應(yīng)溶解在每945g蒸餾或去離子水中。初始pH值為2.7 ±0.1，所有加入試驗(yàn)溶液試劑的數(shù)量誤差不能超過(guò)給定量的±1.0%。如果使用B溶液，將人工海水充入試驗(yàn)容器中，并測(cè)量和記錄pH值，其有效值為8.1～8.3范圍內(nèi)。之后，進(jìn)行除氧和導(dǎo)入H2S氣體。
除氧和H2S 的導(dǎo)入
1. 應(yīng)從試驗(yàn)容器底部引入氮?dú)夂虷2S氣體。
2. 密閉容器應(yīng)用氮?dú)膺M(jìn)行除氧，除氧時(shí)間大于1小時(shí)。試驗(yàn)容器被充滿(mǎn)后應(yīng)立即進(jìn)行除氧處理，流速至少為100 mL /分每升試驗(yàn)溶液。
3. 除氧后，通入H2S氣體，速率應(yīng)至少為200 mL/分每升試驗(yàn)溶液，持續(xù)時(shí)間為60分鐘。然后，必須保持H2S氣體正壓。用碘滴定法測(cè)定試驗(yàn)溶液中H2S的濃度，H2S最小濃度應(yīng)為2300ppm。
pH值測(cè)定
1. 試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)pH值：試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的pH值應(yīng)在H2S達(dá)到飽和狀態(tài)后立即測(cè)量，A溶液的初始pH值應(yīng)不超過(guò)3.3；B溶液的初始pH值應(yīng)在4.8～5.4范圍內(nèi)。溶液飽和之后再以低流速（每分鐘幾個(gè)氣泡）向溶液中繼續(xù)充入H2S氣體，直到到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
2. 試驗(yàn)終止時(shí)pH值：試驗(yàn)終止時(shí)，應(yīng)測(cè)定溶液的pH值。對(duì)溶液A，有效試驗(yàn)的pH值應(yīng)不超過(guò)4.0；對(duì)B溶液，有效的pH值應(yīng)在4.8～5.4范圍內(nèi)。
試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間
試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間96小時(shí)。初期導(dǎo)入H2S氣體60分鐘后，為試驗(yàn)開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)間。
試驗(yàn)溫度
試驗(yàn)溶液的溫度應(yīng)為25±3℃。
試驗(yàn)結(jié)束
1. 向溶液中通入N2氣兩小時(shí)以上，除去溶液中的H2S氣體。
2. 除去H2S后打開(kāi)容器取出試樣，用無(wú)水乙醇清洗試樣，對(duì)試樣進(jìn)行評(píng)定。
五、試樣的評(píng)定
1. 試樣取出晾干后，用600#砂紙打磨表面，觀(guān)察是否存在氫鼓泡。
2. 之后，每件試樣應(yīng)按如圖2～6所示進(jìn)行切割，并檢查剖面。
3. 如有必要，應(yīng)對(duì)每個(gè)剖面進(jìn)行金相拋光、浸蝕處理，將裂紋與小的夾雜物、分層、擦痕或其它不連續(xù)區(qū)別開(kāi)來(lái)。處理時(shí)應(yīng)只對(duì)截面進(jìn)行輕微浸蝕處理，重的浸蝕處理可導(dǎo)致小裂紋模糊。
4. 裂紋測(cè)量方法應(yīng)如圖8所示。測(cè)量裂紋的長(zhǎng)度和寬度時(shí)，相距小于0.5mm的裂紋應(yīng)視為一個(gè)裂紋。所有放大100倍可識(shí)別的裂紋均應(yīng)計(jì)算在內(nèi)。但那些全部位于內(nèi)、外面1mm內(nèi)的裂紋除外。（在檢測(cè)某些斷面時(shí)，可能需要更高的放大倍數(shù)，以區(qū)分是微小裂紋、還是夾雜物、側(cè)面點(diǎn)蝕或其它的不連續(xù)現(xiàn)象。）
5. 每一截面應(yīng)用等式(1)、(2) 、(3)計(jì)算和報(bào)告比值，并計(jì)算出每個(gè)試樣的平均值。
式中：a為裂紋長(zhǎng)度 b為裂紋厚度 W為截面寬度 T為試樣厚度
