Приложение В (обязательное). Проведение аттестации углеродистых и низколегированных сталей для применения в средах, содержащих сероводород, на основе лабораторных испытаний

Приложение В
(обязательное)

Проведение аттестации углеродистых и низколегированных сталей для применения в средах, содержащих сероводород, на основе лабораторных испытаний

В.1 Общие положения

В настоящем приложении содержатся требования по проведению квалификации углеродистых и низколегированных сталей для эксплуатации в средах, содержащих сероводород на основе лабораторных испытаний.

Эти требования относятся к определению стойкости сталей к следующим видам растрескивания:

a) SSC.

Оценка стойкости к SSC при лабораторных испытаниях требует выполнения одного или нескольких условий:

- испытание SSC в соответствии с техническими требованиями на производимые материалы (см. также А.2.1.1);

- испытание на конкретное применение в особых агрессивных условиях в соответствии с В.3;

- испытание на SSC для зоны 1 или 2 (рисунок В.1) в соответствии с В.3 и таблицей В.1;

- определение возможности эксплуатации в агрессивной среде во всех зонах SSC (рисунок В.1) в соответствии с В.3.

Итоги проведенных квалификационных испытаний показывают различные уровни стойкости к SSC в средах, содержащих сероводород. По результатам лабораторных испытаний некоторые углеродистые и низколегированные стали, описанные или перечисленные в А.2, могут не удовлетворять требованиям А.2.1.

b) SZC и SOHIC.

Оценку стойкости к SZC и SOHIC проводят в соответствии с В.4 при условиях, в которых проводят лабораторные испытания на SSC.

c) HIC и SWC:

- в любых условиях эксплуатации (см. В.5 и таблицу В.3);

- в особых, агрессивных условиях эксплуатации (см. В.5 и таблицу В.3).

Во всех случаях испытательная лаборатория должна обеспечить, чтобы выбранная ею методика испытания была идентична условиям предполагаемой эксплуатации материала. Выбранная методика испытаний должна быть задокументирована.

В.2 Использование лабораторных оценок

В.2.1 Общие положения

Принцип использования лабораторных оценок для аттестации материалов приведен на рисунке В.1.

В.2.2 Аттестация готовой продукции

Пользователь настоящего стандарта должен определить требования к оценке материалов на соответствие ГОСТ Р 53679 и настоящему приложению.

Это определение должно включать следующие моменты:

a) общие требования (см. ГОСТ Р 53679, раздел 5);

b) оценка условий эксплуатации (ГОСТ Р 53679, раздел 6);

c) описание материала и документация (см. ГОСТ Р 53679, 8.1);

d) выбор методики испытаний (ГОСТ Р 53679, 8.3);

e) отчет о методике оценки (см. ГОСТ Р 53679, раздел 9).

Соответствующие требования к испытательным партиям и образцам для испытаний определяют с учетом характеристики изделия, технологии производства, испытаний, которые требуют стандарты на выпускаемую продукцию, а также необходимой оценки (оценок) на стойкость к SSC, SOHIC, SZC, HIC/SWC.

Образцы проходят испытания в соответствии с приложением В для каждого механизма растрескивания (SSC, HIC). Из каждой испытательной партии для испытаний берут не менее трех образцов. Испытательную партию считают прошедшей испытания, если все три образца отвечают критериям приемки.

Повторные испытания проводят в следующих случаях. Если один образец не отвечает критериям приемки, следует выяснить причину этого. Если исходный материал соответствует стандартам на выпускаемую продукцию, можно провести испытания еще двух образцов. Эти образцы следует брать из той же партии, что и образцы, не прошедшие испытание. Если оба из этих образцов отвечают критериям приемки, то считается, что партия прошла испытания. Дальнейшие повторные испытания проводят только при условии согласия покупателя.

Испытания выпускаемой продукции выполняют в любое время после их производства и до пуска их в эксплуатацию в сероводородсодержащей среде.

Прежде чем продукция будет введена в эксплуатацию в сероводородсодержащей среде, пользователь оборудования должен ознакомиться с результатами испытаний и убедиться в том, что они удовлетворяют требованиям настоящего стандарта. Продукция, которая успешно прошла эти испытания, может быть введена в эксплуатацию в сероводородсодержащей среде.

В.2.3 Аттестация технологического маршрута

Для производства материала, удовлетворяющего требованиям настоящего стандарта, должен быть выбран определенный технологический маршрут.

Выбранный технологический маршрут необходимо с точностью соблюдать, чтобы избежать лабораторных испытаний данной партии продукта на стойкость к SSC и HIC.

Поставщик материалов может предложить покупателю материалов, чтобы для производства оцененных на соответствие техническим условиям (ТУ) материалов был использован технологический маршрут, также прошедший оценку на соответствие ТУ. Оцененный на соответствие ТУ технологический маршрут может быть использован, если поставщик материалов и покупатель материалов пришли к соглашению использовать этот маршрут.

Оцененный на соответствие ТУ технологический маршрут может быть использован для производства оцененного на соответствие ТУ материала более чем для одного пользователя.

Чтобы провести оценку выбранного технологического маршрута, поставщик материала должен продемонстрировать, что выбранная технология постоянно обеспечивает производство материала, удовлетворяющего требованиям приложения В.

Оценка технологического маршрута обязательно включает:

a) определение в письменной форме технологического маршрута в плане обеспечения качества, где указано расположение производства, перечислены все технологические операции и точки управления технологическим процессом, необходимые для получения достоверной оценки;

b) первичные испытания продукции, произведенной по определенному технологическому маршруту, в соответствии с В.2.2, и подтверждение их соответствия критериям приемки;

c) периодические испытания, которые должны подтвердить, что изделие по-прежнему сохраняет необходимую стойкость к SSC, HIC, SOHIC, SZC, SWC.

Частота периодических испытаний должна быть определена и утверждена потребителем. В распоряжение потребителя должны быть предоставлены документально зарегистрированные результаты таких испытаний;

d) хранение и сбор отчетов о таких испытаниях и предоставление их в распоряжение потребителя.

Потребитель может согласовать с производителем дополнительные требования, касающиеся управления качеством. Заинтересованная сторона может проверить в рамках инспекции на производственной площадке выполнение плана качества.

В.2.4 Использование лабораторных испытаний для внесения дополнений и изменений в приложение А

Предложения о внесении дополнений и изменений должны быть документально зафиксированы в соответствии с ГОСТ Р 53679. Кроме того, должны быть соблюдены следующие дополнительные требования.

Лабораторное испытание в целях оценки возможности внесения углеродистой и низколегированной стали дополнительно в приложение А необходимо проводить в отношении сталей, которые не удовлетворяют общим требованиям, описанным в А.2.1.

Внесение углеродистой или низколегированной стали в А.2 требует проведения испытаний в соответствии с таблицей В.1 для всех зон SSC, как показано на рисунке 1 (см. 7.2).

Внесение углеродистой или низколегированной стали в А.3 или А.4 требует проведения испытаний в соответствии с таблицей В.1 для соответствующей зоны SSC, как показано на рисунке 1 (см. 7.2).

Сталь может быть оценена на стойкость к SSC, HIC, SOHIC, SZC и SWC с помощью лабораторных испытаний в соответствии с ГОСТ Р 53679.

Продукцию, прошедшую испытания, следует изготовлять в соответствии с общедоступной спецификацией, позволяющей производить эту продукцию и другими производителями.

Материал считают прошедшим испытание на стойкость к SSC, если получены положительные результаты не менее чем на трех плавках по В.3.

В.3 Процедуры испытаний для оценки стойкости углеродистой и низколегированной сталей к SSC

Оценку стойкости к SSC следует выполнять согласно В.1 и в зависимости от конкретного случая согласно таблице В.1.

Если не оговорены иные условия, требования к испытаниям должны соответствовать [18].

Испытания следует проводить при температуре окружающей среды ()°С.

При испытании материалов по другим методикам необходимо ссылаться на соответствующие инструкции и А.1 и В.1.

Таблица В.1 - Лабораторные испытания SSC для эксплуатации в среде, содержащей сероводород

Область применения	Тип испытания*(1), *(2), *(9)	Приложенное напряже- ние *(3), *(4)	Среда	Парциальное давление	Критерии приемки	Примечание
Специфическое применение или зоны SSC 1 и SSC 2 (рисунок 1)	UT	% AYS	5% масс. NaCI + 0,4% масс. , pH регулируется до требуемого значения с помощью HCI или NaOH*(5)	Соответствует предполгаемому применению или области SSC	Отсутствие трещин SSC в соответствии с методом оценки [18]	Конкретное применение или менее жесткие условия*(6)
	FPB*(9) или CR					Применение в качестве оценки на усмотрение пользователя оборудования и с документальным обоснованием
	DCB*(7)	He применяется			Оценка должна соответствовать [18]. Критерии приемки должны быть документально оформлены соглашением
Все области SSC по рисунку 1	UT FPB*(9) или CR	% AYS	Среда А по [18] (5% масс. NaCI + 0,5% масс. )	100 кПа в соответствии с [19]	Отсутствие трещин SSC в соответствии с методом оценки [18]	Применение в качестве оценки на усмотрение пользователя оборудования и с документальным обоснованием
	DCB*(7)	He применяется			Оценка должна соответствовать [18]. Критерии приемки должны быть документально оформлены соглашением
*(1) Типы испытаний: - UT (одноосное растяжение) - испытание в соответствии с [18] (метод А); - FPB (изгиб в четырех точках) - испытание в соответствии с [19] (приложение 2); - CR (разрезное кольцо) - испытание в соответствии с [18] (метод С); - DCB (двухконсольная балка) - испытание в соответствии с [18] (метод D); - если целесообразно, могут быть использованы другие образцы для испытаний, включающие компоненты в натуральную величину. Их использование возможно при наличии договоренности между покупателем и поставщиком. *(2) Испытания FPB, CR или UT являются предпочтительными для оценки сварных соединений деталей (см. 7.3 и 7.4). Сварные образцы: обычно образцы для испытаний берут в направлении, поперечном сварному шву; испытание следует проводить при фактическом пределе текучести основного металла. *(3) Для тех случаев применения, когда гарантируют низкий уровень рабочих напряжений конструкций, напряжение при испытании можно понизить до уровня максимального рабочего напряжения конструкции. В таких случаях критерии испытаний и приемки результатов должны быть согласованы с пользователем оборудования. Такое согласование должно быть документально зафикисировано. *(4) AYS - фактический предел текучести материала в его окончательной форме при температуре испытаний. AYS должен быть равен значению , указанному в технической характеристике изделия. *(5) Для целей испытаний SSC при определенном уровне рН значение рН во время испытаний следует контролировать с точностью рН. *(6) Испытание в условиях, перечисленных в таблице В.2, обеспечивает оценку для использования в рассматриваемой зоне. *(7) В особых случаях для заготовок крупного сечения или сечения сложной формы испытания DCB могут быть использованы для обоснования проектных разработок, опирающихся на механику разрушения. *(8) Типы испытаний не обязательно являются эквиваентными, и их результаты могут быть не сопоставимы. *(9) Если выполняют оценку стойкости к SOHIC и/или SZC (см. 7.2.2), следует выполнять требования данной таблицы и В.4

Таблица В.2 - Условия испытания

рН	Требуемое парциальное давление для испытаний, кПа
	Условия для зоны 1 SSC	Условия для зоны 2 SSC
3,5	-	1
4,0	0,3	-
4,5	1	10
5,5	10	100
6,5	100	-

В.4 Методы испытаний для определения стойкости углеродистых и низколегированных сталей к SOHIC и SZC

В.4.1 Общие положения

Методы испытаний, описанные в настоящем приложении, применяют для определения стойкости сталей к SOHIC и SZC. Перед проведением испытаний на стойкость к SOHIC и SZC определяют стойкость сталей к SSC.

При оценке сварных соединений руководствуются, кроме того, 7.3.3.

Методы испытаний, применяемые для SOHIC и SZC, не стандартизованы. Разрабатываются альтернативные испытания. Пользователь оборудования может выбрать другие испытания на свое усмотрение. Обоснование применения таких испытаний должно быть подтверждено документально.

В.4.2 Лабораторные испытания

В.4.2.1 Образцы для испытаний

Образцы для испытаний на стойкость к SOHIC и SZC должны предварительно успешно пройти испытания на SSC.

Для определения стойкости к SOHIC и SZC испытания этих образцов проводят методом UT или FPB.

В.4.2.2 Испытания образцов методом одноосного растяжения (UT)

a) Образцы нагревают до 150°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч, чтобы удалить поглощенный водород. Измеряют предел прочности при растяжении образца. Предел прочности при растяжении должен быть не менее 80 % фактического предела прочности при растяжении стали, определенного на идентичных не использованных ранее (исходных, контрольных) образцах;

b) готовят не менее двух шлифов для металлографического исследования. Шлифы готовят параллельно оси образца. Эти шлифы исследуют на возможность наличия ступенчатого HIC и других трещин, относящихся к SOHIC и SZC. Наличие ступенчатоподобных индикаций (HIC) и трещин, длина которых в направлении толщины образца превышает 0,5 мм, не допускается.

В.4.2.3 Испытания образцов методом четырехточечного изгиба (FPB)

Проводят дефектоскопию магнитным порошком на стороне образца, подвергающейся растяжению под действием сероводорода. Ниже магнитопорошковых индикаций изготовляют металлографический шлиф перпендикулярно к этим индикациям. В отсутствие индикаций изготовляют не менее двух металлографических шлифов параллельно оси напряжений образца.

Шлифы, полученные таким образом, используют для определения возможных признаков ступенчатообразного HIC и других трещин, имеющих отношение к SOHIC или мягким зонам сварного шва (SZC). Наличие индикаций ступенчатого HIC и трещин, длина которых в направлении толщины образца превышает 0,5 мм, не допускается.

Чтобы облегчить обнаружение повреждения, образцы можно подвергнуть пластической деформации на 5% в направлении предыдущего изгиба. Эту процедуру проводят до изготовления металлографических шлифов. Перед деформированием образцы нагревают до 150°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч, чтобы удалить поглощенный водород.

Повреждением, развивающимся на растягивающейся стороне испытуемого образца в форме газового пузыря, проходящего менее чем на 1 мм в глубь образца, или на сжимаемой стороне независимо от глубины залегания пузыря, можно пренебречь при оценке к SOHIC и SZC, но необходимо внести в протокол эти данные.

В.4.3 Испытания полного кольца трубы

Допускается проведение испытаний полного кольца трубы. [20] содержит описание испытания и критериев приемки результатов.

Примечание - Было доказано, что остаточные напряжения играют важную роль в начале SOHIC и SZC. Такие напряжения в полевых условиях можно более достоверно отразить на крупномасштабных образцах для испытаний.

В.5 Методы испытаний для определения стойкости углеродистых и низколегированных сталей к Н1С и SWC

Методы испытания и критерии приемки должны соответствовать таблице В.3.

Испытания следует выполнять при температуре ()°С.

Если не оговорено иное, требования к испытаниям должны соответствовать [21].

Таблица В.3 - Метод испытания и критерии приемки для оценки стойкости углеродистых и низколегированных сталей к HIC и SWC

Тип продукта	Прилагаемое напряжение	Испытательная среда	Парциальное давление	Критерии приемки	Достоверность оценки
Листовая сталь или продукция из нее*(1), *(2)	Напряжения нет	Среда А по [5] (5% масс. NaCI + 0,5% масс. ) *(3)	100 кПа*(3)	CLR15% CTR5 % CSR2 %	Любая кислая среда
		5 % масс. NaCI + 0,4 % масс. , рН регулируется до требуемого значения с помощью HCI или NaOH*(4)	В соответствии с предполагаемым применением*(4)	Отсутствие трещин*(6)	Специфические условия эксплуатации*(5)
*(1) Оценка бесшовных труб (см. раздел 8). *(2) Отбор образцов следует согласовывать между производителем и пользователем оборудования. Отбор образцов материала для испытания следует выполнять в соответствии с предыдущей частью ГОСТ Р 53679. *(3) Пользователь отвечает за принятие решения о соответствии среды испытания среде эксплуатации. *(4) Можно выполнить испытания на конкретное применение стали на новых или существующих установках. В таких случаях можно применять испытания более продолжительные, чем стандартные 96-часовые испытания [7]. Такие испытания могут потребоваться для повышения надежности полученных результатов. *(5) См. ГОСТ Р 53679 (раздел 5) в отношении дополнительной информации, касающейся расчетов с учетом пластической деформации. *(6) Можно использовать другие критерии приемки при условии их одобрения пользователем оборудования, подтвержденного документально.