金属材料在腐蚀性石油精炼环境中硫化物种类分布图、硬度试验和要求的背景信息、焊接程序评定硬度测量布局.docx

附录A（斐料性）硫化物种类分布图图AI中的图表显示了硫化物种类与PH的函数关系。本图依据第72版的CRC化学和物理手册第8乂1章节HzS的平衡常数制定的（见5.3详细说明）。说明：12Saq2Hs3S2-XpHY硫化物种类的摩尔分数图A.1封闭系统在25°C（77T）温度时的硫化物种类分布附录B（资料性）硬度试验和要求的背景信息B.1精确的硬度试验要求严格地遵循适用ASTM或ISO标准内所述的硬度试验方法。B.2按照ASTMEI8或ISO6508-1执行的洛氏硬度试验方法是相对快速且直接读数的试验，因此它们是加工环境下的常用试验。这些硬度试验方法使用的载荷范围从147N（15kgf）至J1470N（150kgf）°由于使用载荷相对较低，硬度压痕较小，测量值代表了材料一定体积内的的局部硬度。因此，这些硬度试验方法是非常敏感，适合用于识别局部硬度。这些试验方法的缺点是对可测试的部件尺寸限制，几何限制（阻碍在特定位置测试）和缺乏便携性。注：从2011年修订版ASTMEI8和2012年修订版ASTMA370开始，仅允许使用硬化钢球来测试规范ASTMA623和A623M内的镀锡薄板轧制产品，规范采用金刚石点砧的HR15T和HR30T标尺来测试。现在所有其他洛氏“B”硬度测试都使用碳化筲球进行。过去采用钢球执行的洛氏B"硬度命名为“HRBS",采用碳化筲球执行的洛氏试验标识为1HRBW.本文件内所示的硬度值均为"HRBS11值，因为在过去的所有试验均使用钢球压头。由于两种球压头的机械性能不同，因此HRBS和HRBW试验结果不同。目前HRBS到HRBW的换算还没有标准化换算表。B.3按照ASTMElO或ISO6506-1执行的布氏硬度试验方法包括压痕，压痕直径的光学测量以及硬度值的计算。由于使用相对较大的试验载荷，该试验方法获得的硬度值代表了在相对较大体积上的材料硬度“平均值”O通常使用布氏试验方法来测量铸件和锻件的硬度，该试验方法的缺点是对可测试的部件尺寸限制，几何限制（阻碍在特定位置测试）和缺乏便携性。ASTME10现在要求采用碳化铐球压头来执行布氏硬度试验，符号1HBW15表示以此方式进行的布氏硬度试验。B.4比较硬度试验仪（通常但是不恰当的称为便携式布氏硬度试验仪）使用锤击来同时对待评估部件和具有已知硬度的试棒制作压痕。测量相对压痕尺寸，并进行计算来确定该部件的硬度。通常使用比较硬度试验仪来检查现场焊件。按照ASTMA833来执行比较硬度试验，获得的硬度值与使用B.3讨论的试验参数获得的布氏硬度值直接相关。B.5按照ASTME384（已经替代ASTME92）或ISO6507-1执行的宏观维氏硬度试验方法与布氏硬度试验方法相似，除了使用金刚石锥体压头之外。维氏硬度试验方法的优点在于，当在0.25N（25gf）至1180N（120kgf）的载荷下进行时，其提供了相对独立于载荷的硬度值。通常采用49N（5kgf）或98N（IOkgf）维氏硬度测试进行焊接工艺评定，因为它能准确评估焊接件HAZ硬度。本文件基于已验证的现场经验为少数可选择的焊接程序评定规定了维氏硬度标准，更多详情见NACESPO472。维氏硬度标识为HV,其试验载荷采用一个后缀编号的kgf来表示（例如248HV10表示使用一个98N10kgf载荷测定的维氏硬度为248）。8.6 本文件内采用HBW单位规定的硬度要求通常低于等效的“可接受”HRC值（其同时适用于常规布氏硬度试验和比较硬度试验），以补偿某些材料形态和焊接沉积物的不均匀性和/或在现场和/或生产制造中使用比较硬度试验仪进行硬度试验时的正常变化。8.7 HRC和HRBS适用于以下任何条件下的特定材料或产品形式：a）当原材料规范以HRC或HRBS列出硬度要求时；b）当该产品形式的行业标准试验方法为HRC或HRBS时；c）当在部件级别测试材料时。8.8 HBW适用于以下任何条件下的特定材料或产品形式：a）当原材料规范以HBW列出硬度要求时；b）当该产品形式的行业标准试验方法为HBW时；c）当硬度要求与焊接金属硬度评估相关，通常使用便携式布氏硬度试验计进行硬度测量时。8.9 由于样本尺寸、重量、位置、检查方法或其它要求，标准固定位置硬度试验机可能无法测试某些样本。在这些情况下，使用便携式硬度试验仪可能是唯一选择。然而，并非所有便携式硬度试验仪都满足ISo或ASTM标准硬度试验方法的要求。以下是含铁材料所用便携式硬度试验标准列表。a) ASTMA833,比较硬度b) ASTMA956,里氏硬度试验c) ASTMA1038,超声波接触阻抗法进行便携式硬度试验d) ASTMElIO,便携式硬度试验仪测定金属材料压痕硬度e) DIN50156-1,里氏硬度试验8.10 不符合上述任何标准的便携式硬度计被视为非标测试设备，不属于本文件规定的范围。8.11 便携式硬度计有两种主要类型，如下所述：a)便携式硬度计遵循与标准固定位置硬度计相同的测试原理，使用相同的测试方法如ASTMEUO中包含的布氏、洛氏和维氏测试方法。b)便携式硬度计，通过采用不同于标准固定位置硬度计定义的方法或程序测量硬度，如ASTMA833、ASTMA956、ASTMAI038和DIN50156中的布氏硬度计、洛氏硬度计和维氏硬度计。8.12 当使用便携式硬度试验仪时，最常见误差来源是压头与试验表面的对准以及试验力的计时。用户应注意尽可能保持压头中心线垂直于试验表面，同时严格遵循标准试验方法程序。B.13当便携式硬度试验仪从一个试验场所移动到另一个试验场所时，可能会发生损坏。因此,当便携式硬度试验仪为新仪器,或当进行过可能影响试验力施加或深度测量系统的调节，改进和维修时，用户应了解试验方法检定要求。8.14 在每次使用前，遵循标准测试方法要求进行日常检定，并将其定位在确保其正常工作的位置也是非常重要的。建议在试验期间和在完成试验之后偶尔重复日常检定。8.15 精度是指在规定条件下获得的测试结果之间的接近程度。偏差是导致大量测试结果平均值与可接受参考值之间差异的系统误差。与固定位置硬度计相比，便携式硬度计固有地引入了影响测试结果的更大的精度方差和偏差误差。8.16 用户宜了解并非所有的便携式硬度试验标准都包括精度和偏差规则，这些规则可用于确立便携式和固定位置仪器之间预期的测试结果差异。8.17 精度规则，偏差规则和结果不仅在标准固定位置和便携式硬度试验方法之间存在差异,同时在标准便携式硬度试验方法之间也存在差异。因此，用户应注意所有便携式硬度试验仪不宜视为是等同的。在批准其应用之前，应充分审查和考虑适当的硬度试验标准以满足本文件中对设备预期使用条件的硬度要求。8.18 例如，下面的示例显示了两种不同硬度水平下的RPB的ASTMEIlO值(不同操作员在不同日期使用不同硬度测试仪获得的相同材料测试结果之间的典型变化量)。示例1：试骗材料硬度：201HBWRPB=I4HBW示例2：试验材料硬度：543HBWRpb=39HBW注：ASTMA833是一份规程，而不是一份试脸方法。因此，它不包含精度和偏差规则，同时也不能确立可能影响试验结果的精度方差和偏差误差。8.19 为符合此处所列的标准便携式硬度试验，应相应地报告硬度值。示例如下：示例1：197HBc/200,其中197为测定的硬度，200为比较试棒的布氏硬度；当使用符合ASTMA833要求的便携式比较硬度试验仪和程序时，也应报告制造商设备标识以及在试样和比较试棒内的压痕尺寸。示例2：187HB(HLG)=布氏硬度值187,当使用符合ASTMA956或DlN50156-1要求的便携式里氏硬度试验仪和程序时由里氏硬度值换算而得。示例3：250HV(UCI)10=当使用符合ASTMAl038要求的便携式维氏硬度试验仪和程序时在IOkgf力下获得的UCl硬度值为250。示例4：22HRCZP=当使用符合ASTMEllO要求的便携式洛氏硬度试验仪和程序时，在洛氏C标尺上获得的洛氏硬度值为22。8.20 将硬度值从一个硬度标尺换算到另一个硬度标尺可能会引入误差。ASTMEl40和ISO18265包含了与硬度值换算相关限制和风险相关的警告，包括警示该换算并非对所有金属材料都是准确的，甚至可能导致不准确的精度，偏差和不确定度。这些限制和风险适用于涉及各种标准固定位置硬度试验方法以及各种便携式硬度试验方法的硬度换算。8.21 一些固定位置和便携式硬度试验仪可使用ASTMEI40或ISo18265表格的硬度标尺之间进行内部换算。也可能存在一些情况，硬度标尺换算是在ASTMEI40或ISO18265表之外基于专有数据或算法进行的，特别是在一些不存在标准化换算表的便携式仪器内。此时，换算可能成为一种附加的不准确或不确定度来源。8.22 ASTME140和ISoI8265均包含使用其表格来报告换算硬度值的特定规则。示例如下：a) ASTME140：当报告换算后的硬度值时，测量硬度和试验标尺在括号内表示，示例如下：示例1：353HBW(38HRC)b) ISO18265：换算结果应明确指出采用哪种方法来确定原始硬度值。此外，给出了本文件的相关附录或所用的表格。示例2：换算ISo18265-50.5HRC-B.2-HV标准值：换算ISoI8265换算硬度值：50.5HRC比较所用表格：B.2所用原始硬度试验方法：HV示例3：如果经协定给出换算值的不确定度，其结果如下：换算ISO18265-(62.0±1.0)HRC-C.2-HV标准值：换算ISOI8265带不确定度的换算硬度值：(620±1.0)HRC比较所用表格：C.2所用原始硬度试验方法：HV8.23 对一些部件因太小而不能采用常规(宏观)硬度试验方法测试时，则可能有必要按照ASTME384使用维氏或努氏硬度试验方法来执行微观硬度评估。微观硬度试验使用<9.8N(1kgf)的载荷。由于压痕尺寸非常小，微观硬度试验比宏观硬度试验方法更加敏感。由于这种敏感性，显微组分(例如第二相)可导致个体硬度读数远高于整体硬度。因此，建立基于微观硬度试验的通用验收准则更加困难，可能需要为评估的每种材料/部件组合制定单独的显微硬度测试程序和相关验收标准。附录C（规范性）焊接程序评定硬度测量布局C.1应根据ASTME384,在98N（IOkgf）或49N（5kgf）的载荷下，采用维氏硬度试验方法，对WPQT试样进行硬度测量，标准载荷为98N（IOkg注意对低热量输入的焊接，例如机械化焊接，可能有必要使用49N（5kgf）载荷来测量HAZ的硬度。C.2从硬度压痕中心到任何表面或任意两个硬度压痕中心之间的最短距离应为Imm（0.04in）,或依据ISO6507-1的要求，距离以更大者为准。C.3硬度测量应按照适当的布局进行。图C.1到C.3显示了对接焊缝要求的硬度试验线。C.4当认为有必要对特殊焊接工艺进行评定以修复现有焊缝中的缺陷时，应根据图C.4进行硬度测量。这类特殊程序的需求应基于最终用户（最终用户代理人）和制造商之间的协议，当原始焊接程序和建议修复程序之间参数（例如焊接工艺，填充金属，预热/焊道间温度，热输入，和/或PWHT条件）存在显著差异时，通常视为有必要。C.5对接焊缝，角焊缝和堆焊缝内硬度压痕布局的详细信息见图C.5到图C.7。C.6对使用回火焊道技术的程序评定，应按照ASMEB&PV规范第IX部分QW-290.5（c）章节和图QW-462.12的规定来进行硬度测量，可使用49N（5kgf）载荷来执行维氏试验，不允许进行仪器压痕试验。C.7如果在以下口期之前进行测试，则允许按照NACEMR0175/ISO15156内的布局来进行硬度测量：a）碳钢：2009-01-01；b）要求硬度测量的所有其它材料：2011-Ol-OkC.8如果在2015-01-01（或本文件的发布日期）之前执行过试验，贝IJ允许按照NACEMR0103或NACESPO472内的布局来进行硬度测量。C.9可考虑在4.9N（500gf）载荷下进行努氏或维氏显微硬度试验；然而，在使用之前应由最终用户（最终用户代理人）审查和批准表面处理，蚀刻，装配程序，适用准则和其它细节的影响。C.10如果在硬HAZ读数附近的等效HAZ剖面位置（将取自WPQT试块的现有试样重新抛光或从该WPQT试块获取额外的试样）获得的三个硬度读数的平均值不超过本文件的允许值，则允许单个硬度读数超过本文件规定的允许值，且不得超过5%以上。C.11硬度试验结果应附在PQR中。结果应包括硬度试验结果和对应结果的草图。图C.1来自单侧对接焊缝内的压痕排试块厚度,T（基体金属厚度或焊接沉积物厚度，以更小者为准）调查线/要求的类型示例：1A为调查线1,使用线型A。对接焊缝调查线类型见图C.5接触焊帽侧的工艺（顶部）接触焊根的工艺（顶部）>7.5mm线1A,IB,2A,和2B6mm<T<7.5mm线1A,IB,和2A线1A,2A,和2B4.5mmT<6mm线IA和2A2mmT<4.5mm线IA线2AT<2mm线IA（可能要求减小试验力）线2A（可能要求减小试验力）图C.2来自两侧对接焊缝内的压痕排试块厚度,T（基体金属厚度或焊接沉积物厚度，以更小者为准）调查线/要求的类型示例：1A为调查线1,使用线型A。对接焊缝调查线类型见图C.5接触焊帽侧的工艺（顶部）接触焊根的工艺（顶部）12.0mm线1A,1B,2A,2B,3A,3B,和4B10.5T<12.0mm线1A,1B,2A,2B,3A,和4B线1A,1B,2A,2B,3A,和3B9.0mmT<10.5mm线1A.1B,2A,2B,和3A7.5mmT<9.0mm线1A,1B,2A,和3A线IA,2A,2B,和3A6.0mmT<7.5mm线1A,2A,和3A4.5mmWT<6.0mm线IA和2A2mmT<4.5mm线IA线2AT<2mm线IA（可能要求减小试验力）线2A（可能要求减小试验力）图C.3局部熔透对接焊缝内的压痕排试块厚度,T（基体金属厚度或焊接沉积物厚度，以更小者为准）调查线/要求的类型示例：1A为调查线1,使用线型A。对接焊缝调查线类型见图C.5接触焊帽侧的工艺（顶部）7.5mm线1A,1B,2A,和2B6mm<T<7.5mm线1A,1B,和2A4.5mm<T<6mm线IA和2A2mmT<4.5mm线IAT<2mm线IA（可能要求减小试验力）线2A应在焊缝底部之上1.0mm1.5mm的位置。图C.4来自单侧对接焊缝内的压痕排试块厚度,T（基体金属厚度或焊接沉积物厚度，以更小者为准）调查线/要求的类型示例：1A为调查线1,使用线型A。对接焊缝调查线类型见图C.5接触焊帽侧的工艺（顶部）7.5mm线1A,1B,2A,和2B6mm<T<7.5mm线1A,1B,和2A4.5mm<T<6mm线IA和2A2mmT<4.5mm线IAT<2mm线IA（可能要求减小试验力）线2A应在修补焊缝底部之上LommL5mm的位置。说明：1母材金属2熔合线（焊缝界面）3焊接金属a第一个压痕应在HAZ表面之下1.0mm1.5mm处，同时距熔合线的距离0.5mm.第二个压痕应在熔合线0.5mm之内的焊接金属内，除非它距第一个压痕的距离小于LOmnK在这种情况下，应放置在距离第一个压痕Iomm5mm的位置。如果熔合线不清晰，一对压痕应间隔Imm,横跨不清晰熔合线的视中心，并与不清晰熔合线视中心等距。b字母"A"和"B"是指测量线“类型"。线“A”上的最外侧硬度位置应位于未受影响的母材金属上。图C.5对接焊缝硬度试验细节和测量线类型标识如果根部太窄，不允许所有三个堆焊硬度读数，则应首先忽略中心位置的读数，然后忽略任何一个外部堆焊位置的读数。说明：1母材金属2可见热影响区的极限范围3热影响区(HAZ)4熔合线(焊缝界面)5焊接金属6连接部件之间的未熔合间隙a第一个压痕应在HAZ表面以下1.0mm1.5mm,同时距熔合线的距离W05mm.第二个压痕应位于距离第一个压痕LOmmL5mm的HAZ内，同时距熔合线0.5mm.如果熔合线不清晰，则一对压痕应间隔Imm,横跨不清晰熔合线的视中心，并与不清晰熔合线视中心等距。第三个压痕应位于距离第一个和第二个压痕Lomm1.5mm的焊接金属内，同时应在表面以下LOmml.5mm的位置。b这些压痕间距应1.0mm,同时距两个连接部件之间的未熔合间隙的距离NLOmmi)图C.6角焊缝硬度试验细节对于双侧角焊，在两侧上采用此模式。如果两侧的焊缝重叠，则将压痕定位在横跨重叠区域8的中心，与图C.2内的线3A类似。说明：1母材金属2可见热影响区的极限范围3热影响区（HAZ）4第一层堆焊5第二次堆焊（注意可采用更多层）6垂直测量线7在堆焊趾部内的测量图C.7堆焊缝硬度试验细节所有三条垂直测量线（图注6）对所有硬面评定都是强制性的，但对耐腐蚀覆盖层不是强制性的。HAZ内的压痕距熔合线的距离应W0.5mm0只有覆盖层等效于具有最大硬度极限值的母材金属时，才对覆盖层的压痕作要求。对硬面覆盖层焊接沉积物的压痕不作要求。只有当覆盖层未100%覆盖基体金属时，才需要在覆盖层（图注7）的趾部进行测量，在这种情况下，应在沉积物覆盖层的每个端部处进行测量。HAZ内的压痕距离熔合线应<0.5mmo只有覆盖层等效于具有最大硬度极限值的基体金属时，才对覆盖层的压痕作要求。对硬面覆盖层焊接沉积物的压痕不作要求。