Frakturmekanikbaserad teknisk kritisk analys (ECA) används ofta i ingenjörsindustrin för att utvärdera konditionen för service genom olika rutter, t.ex. utvärdering av stabiliteten hos givna brister som upptäckts under tjänsten eller definiera brist på felaktigt godkännande under design och tillverkning. En frakturmekanikbaserad metod kräver materialegenskaper (dragegenskaper och frakturthet) för att exakt definieras för att utföra tillförlitliga integritetsbedömningar. Olje- och gasindustrin har undersökt djupare och svårare territorier för att upptäcka nya olje- och gasbehållare där sannolikheten för närvaron av vätesulfid (sur gas) är hög. Det är ett brunn - fastställt faktum att en sur servicemiljö kan påverka sprickmotståndet hos kolmanganstål till varierande omfattningar beroende på miljöns svårighetsgrad. För att utföra ECA för rörledningar eller andra tryckkomponenter som arbetar under Sour Service krävs det att sprickens seghetsdata för det givna materialet genereras under förhållanden som återspeglar så nära som möjligt servicemiljön.
Det är utmanande att exakt kvantifiera frakturbeteende hos material som utsätts för sura miljöer med användning av konventionella testtekniker för frakturmekanik. För närvarande finns det ingen tillräcklig vägledning på Sour Fracture Toughness Testing -metoder i befintliga standarder. Denna rapport presenterar resultatet av det experimentella och analytiska arbetet i samband med ett omgivningstemperaturprogram. Det innehåller en kort översikt över befintlig vägledning om sura frakturtillverkningstest i nuvarande standarder och rekommenderade praxis samt resultat från att testa API 5L x65 pipeline stål i en specifik sur miljö vid omgivningstemperatur och tryck. Därefter användes numerisk modellering för att utarbeta effekten av belastning (applicerades under ett lossning av efterlevnadsfrakturtestning) på crack -spetsvätekoncentration för att förstå dess koppling till experimentella observationer. Rapporten innehåller också resultaten från bedömningar som genomförts för en del före - definierad servicebelastning för ett hypotetiskt rörledningssystem för att utvärdera känsligheten för feltolerans för de olika metoderna som används för att definiera sprickmotstånd i en sur miljö.
Viktiga fyndighet Även om befintliga standarder ger viss vägledning om relevant frakturtillverkningstest, krävs betydande arbete för att producera mer praktiska och allmänt acceptabla riktlinjer på grund av komplexiteten i samband med miljöeffekter.
För sprickmotstånd eller R -kurvtestning kan sprickförlängningen mätas till en acceptabel noggrannhet med användning av både lossning av överensstämmelse (UC) och likströmspotential minskning (DCPD) -tekniker. UC -metoden är enklare (kräver mindre utrustning) men kan resultera i lägre R -kurvor på grund av den potentiella effekten av cyklisk belastning.
När det gäller bekvämlighet och praktik konstaterades det att en K-hastighet inom intervallet 3x10-4 till 5x10-4 MPAM0.5S-1 kan ge frakturthethet rimligt nära den förväntade nedre bundna frakturens seghet.
Partiella R -kurvtester, där proverna hölls under en fast förskjutning under en viss period, visade en viss spricktillväxt under förskjutningsperioden, möjligen på grund av sulfidspänningskorrosionssprickning (SSC). Baserat på TWI: s erfarenhet är det troligt att stabilitetspunkten kan existera mellan 0,2 mm och sprickförlängningen associerad med den maximala kraften för den angivna miljö/materialkombinationen.
En multi - fysikmodell för vätdiffusion och duktil spricktillväxt har utvecklats. Resultaten visar att vätekoncentrationen före sprickspetsen kan nå ungefär dubbelt så mycket som den initiala vätekoncentrationen i provet.
ECAS baserat på enstaka frakturthetsvärden och nedre bundna partiella R -kurvor har visat att de senare kan ge högre brist -toleransnivåer än de förstnämnda. Omfattningen av den fördel som uppkommit genom användningen av r - -kurvan beror på den applicerade spänningen och den maximala sprickförlängningen tillåtet i R -kurvan.