《金属和合金的腐蚀纯氢掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合下的慢应变速率试验方法》

YB/TXXXXX—XXXX

金属和合金的腐蚀纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合下的

慢应变速率试验方法

1范围

本文件规定了纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合下的慢应变速率试验的原理、试样制备和

要求、试验仪器和设备、试验条件、试验步骤、试验结果观察及评定、质量保证和试验报告。

本文件适用于评价纯氢/掺氢埋地钢质管道用材料在内部气态氢与外腐蚀耦合作用下的氢致开裂敏

感性。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温拉伸试验方法

GB/T3634.2氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢

GB/T15970.4金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第4部分：单轴加载拉伸试样的制备和应用

GB/T15970.7-2017金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验

GB/T34542.2-2018氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法

3术语和定义

GB/T228.1、GB/T10123、GB/T10623、GB/T15970.1和GB/T15970.7-2017界定的以及下列术语

和定义适用于本文件。

3.1

氢促失效hydrogen-assistedfailure

氢对金属材料失效的促进作用。

3.2

外腐蚀externalcorrosion

纯氢/掺氢埋地钢质管道服役过程中管道外表面发生的各种腐蚀类型的统称。

3.3

腐蚀性环境模拟槽corrosiveenvironmentsimulationtank

用于存储模拟纯氢/掺氢埋地钢质管道材料外腐蚀环境介质的容器。

3.4

掺氢比hydrogenblendratio

天然气中掺入氢气的体积分数。

4原理

1

YB/TXXXXX—XXXX

4.1纯氢/掺氢埋地钢质管道材料性能退化受到内部气态氢和外腐蚀的共同影响。管道内部气态氢可通

过碰撞、吸附、解离和扩散进入金属基体直接影响材料的服役性能，还可扩散到管道外壁与外腐蚀环境

发生耦合作用影响管道的服役性能（如氢致开裂敏感性）。

4.2试验是使内部中空的棒状（或管状）拉伸试样处于内部为规定压力的纯氢或者规定掺氢比的掺氢

燃气，外部为腐蚀性环境，对试样开展慢应变速率试验，可评价埋地钢质管道材料在内部气态氢与外腐

蚀耦合作用下的氢致开裂敏感性。

5试样制备和要求

5.1试验材料

试验材料应采用待评价的钢质管道加工试样。若待评价钢质管道由于尺寸原因无法加工试样时，应

采用与待评价管道同工艺、同性能的材料加工试样。

5.2试样形状及尺寸要求

5.2.1应使用内部中空的棒状（或管状）试样，试样尺寸如图1。

标引序号说明：

D1——紧固螺纹外径；

D2——标距段区域外径；

D3——试样内径；

L1——标距段长度；

L2——试样总长度。

图1内部中空的棒状拉伸试样形状及尺寸要求

5.2.2试样的具体尺寸取决于被试验钢质管道的具体尺寸。通常，试样长度方向为管道的轴向方向，

D2-D3的数值应不低于2mm。

5.2.3试样L1的具体尺寸应根据具体测试条件而定，当不需要模拟外腐蚀环境时，其尺寸可参照GB/T

228.1中的相关要求；当需要模拟外腐蚀环境时，应满足在其周围布置腐蚀性环境模拟槽的空间尺寸要

求。

5.2.4在某些情况下（尤其是研究焊缝不同区域服役性能时）可在标距段外壁加工缺口，缺口应满足

GB/T15970.4和GB/T15970.7-2017中的相关要求。

5.2.5其他尺寸要求应满足GB/T228.1中的相关要求。也可采用其他形状的试样，但标距段的壁厚不

宜低于1mm，其他尺寸满足试验要求及GB/T228.1中的相关要求即可。

5.2.6每组平行试样应不少于3个。

5.3试样制备

5.3.1试样切取位置可根据待测钢质管道或材料的形状、尺寸和试验目的而选择。

5.3.2试样机加工应减少试样过热和试样发生塑性变形的可能性。宜采用对材料影响小的加工方法制

备样品。试样轴线应与力的作用线重合。

5.3.3同一试验应采用统一的试样加工方法。推荐用水砂纸对试样表面依次打磨至1500#或以上，最

2

YB/TXXXXX—XXXX

后一道砂纸打磨方向应平行于试样的加载方向。或者采用车削加工方式直接加工至符合约定表面粗糙度

要求的试样。

5.3.4加工试样内部中空部位时应选择合适的加工方式。当中空部位孔径与长度比较小时，推荐采用

枪钻加工。试样加工完成后，应对内壁的表面粗糙度进行测量，并记录于实验报告中。

5.3.5当待测试部位（或部件）包含焊缝（对接焊缝）时，应尽量将焊缝部位置于试样标距段的中部，

并在需要评价的部位加工缺口（焊缝、熔合线部位和焊接热影响区）。

5.3.6当需评价螺旋焊缝部位氢致开裂敏感性时，可采用5.3.4中的试样制备方法，但需要注意焊缝

区会与拉伸方向呈一定角度倾斜。

5.3.7加工完成的试样应先采用无水乙醇清洗，后采用分析纯级丙酮或无水乙醇超声清洗，超声清洗

时间应不低于30min。试样清洗完成后，干燥保存。

6试验仪器和设备

6.1一般要求

6.1.1加载装置主体机构如图2所示，主要由加载杆、密封件、内部中空的棒状拉伸试样、腐蚀性环

境模拟槽和进/出气管等组成。

6.1.2试验装置用材和中空棒状拉伸试样内部的压力控制应满足GB/T34542.2-2018中5.1部分的相

关要求。

6.2慢应变速率拉伸加载装置

6.2.1慢应变速率拉伸加载装置的应变速率应可调节，且最低应变速率不宜大于10-6/s。可根据试验

要求选择合适的应变速率，建议参照GB/T15970.7-2017进行选择。

6.2.2慢应变速率拉伸加载装置加载轴应配备位移传感器，且位移传感器的测量精度宜高于±5μm或

者±5%。

6.3腐蚀性环境模拟槽

6.3.1腐蚀性环境模拟槽主要用于放置模拟埋地管道腐蚀性溶液，特殊情况下也可放置固体腐蚀性介

质（如土壤等），但是应在符合试验要求的基础上满足安全、环保等方面的规定。

6.3.2当盛放腐蚀性溶液时，模拟槽应设置溶液循环系统及温度控制系统等，实现长期试验过程中模

拟槽中腐蚀性环境成分及温度的稳定。

6.3.3必要时，模拟槽还需要设置通气孔（含进气孔和出气孔，且进气孔应靠近溶液底部的位置），

通过通入相应的气体来控制腐蚀性溶液中的溶解气体含量。比如，可通过通入超纯氮气来降低溶液中的

溶解氧含量。

6.3.4还可在模拟槽中设置参比电极和对电极，通过电化学工作站实现试验过程中电化学数据的测量

或者施加阴极极化。

6.4中空试样两侧密封装置

6.4.1推荐采用螺纹与密封垫圈的方式进行中空拉伸试样两端的密封，如图2中的上密封件和下密封

件。

6.4.2密封件及密封垫圈应与氢具有良好的相容性，密封垫圈应在每次试验完毕后更换。

6.4.3密封件应设置通气管，通气管与气源和压力表相连接。当气源为纯氢时，中空试样中的氢气可

为静态（通入的氢气到达指定试验压力后，关闭通气管阀门，保持试样的内部压力，此时氢气在宏观上

处于非流动的静止状态）；当气源为掺氢燃气时，中空试样中的气体宜为动态（宏观上保持气体的流动），

如难以在动态气体条件下进行试验也可采用静态，但试验报告中应注明总的试验时间。

3

YB/TXXXXX—XXXX

标引序号说明：

1——夹头；

2——上O型密封件；

3——试样；

4——腐蚀性环境模拟槽；

5——下O型密封件；

6——出气管；

7——阀门I；

8——压力表；

9——进气管；

10——阀门II。

图2试验装置主体基本结构

7试验条件

7.1气源

7.1.1试验用氢气应满足GB/T3634.2中氢气的相关要求，也可使用实际输氢管道中的氢气。

7.1.2试验用掺氢燃气应满足国家或行业标准的相关要求，也可使用实际管输掺氢天然气气体。当研

究不同掺氢比的影响时，也可采用人工混合气，但是其纯度或者杂质气体含量应满足相关测试要求。

7.1.3试验中采用惰性气体氮气的纯度应不低于99.999%。

7.2溶液配制

7.2.1采用电导率小于1μS/cm的去离子水配制试验溶液。

7.2.2据试验要求采用分析纯级试剂配制试验溶液。

7.3试样夹持

应保证试样对中可靠并能稳定夹持。

7.4试验温度

4

YB/TXXXXX—XXXX

7.4.1试验过程中腐蚀性环境模拟槽中介质的试验温度控制误差应小于±3℃。

7.4.2环境对比试验和在内部氢与外腐蚀耦合作用下的慢应变速率试验应采用相同的温度。

8试验步骤

8.1按GB/T15970.7-2017的原则和建议选取应变速率等试验参数。

8.2将上下密封件与内部中空的棒状拉伸试样进行装配，并采用高纯氮气打压，进行气密性测试。气

密性良好时，按照图2所示，将试样安装在连接于慢应变速率拉伸装置上、下拉伸机构的上、下加载杆

上，确认同轴度良好、夹持牢固。

8.3将腐蚀性环境模拟槽按照图2所示，装配于拉伸试样标距段中部，采用橡胶密封O环实现密封。

腐蚀性环境模拟槽推荐采用非金属材料加工；当采用金属材料时，必须确保模拟槽和试样绝缘。

8.4确认试验装置测温、测压、测力、位移传感器及安全保护装置均处于正常工作状态。

8.5采用高纯氮气或其他惰性气体置换试样内部和供气（纯氢或掺氢燃气）管路系统，再用规定的试

验气体（纯氢、掺氢燃气等）置换，具体应满足GB/T34542.2-2018中7.1.2部分的相关要求。

8.6试样内部通入试验气体，并达到试验的规定气体压力。

8.7保持管内压力一段时间后（按照试验规定执行），在腐蚀性环境模拟槽中注入试验要求的溶液或

其他介质，并按照试验要求调节温度、流量、溶解氧（饱和氧、无氧）、pH值等，达到与实际服役环

境尽量贴近的外腐蚀环境。

8.8待8.7中的各种参数达到试验要求后，调节加载装置至位移控制模式。设置目标应变量和拉伸速

率等参数后开始拉伸试验，当拉伸至目标应变量时试验停止，也可根据要求将试样拉断。

8.9在试样拉断的场合下，建议分别在暴露于试验环境（内部氢或/和外腐蚀）中和暴露于惰性气体环

境中采用相同的应变速率进行试验，这样可通过数据比较，确定金属材料在外腐蚀、内部氢和内部氢-

外腐蚀耦合作用三种条件下的开裂敏感性。

8.10若存在明显的点腐蚀或晶间腐蚀等问题，建议将没有施加应变的试样暴露到与施加应变试样相同

的环境中，通过与未受应变试样的行为比较来评价应变的作用机制。

8.11试验结束后，对于未断裂（破裂）的试样，采用高纯氮气排出试样和通气管中的氢气或掺氢燃气。

当试验气体含量低于1%时，方可将试样拆解下来进行后续分析；对于断裂的试样，气体控制系统应设

置电磁阀，当拉伸系统载荷检测到突变或者压力测试系统检测到突变信号时，应控制电磁阀及时关闭，

避免过多可燃性气体泄漏，随后可直接将试样拆卸下来进行后续分析。

8.12按照上述步骤进行重复性试验，每种条件下试验次数应不低于3次。

9试验结果观察及评定

9.1评定依据

9.1.1与惰性环境中的断裂模式和性能数据进行对比，判断试样是否发生氢脆或应力腐蚀开裂。

9.1.2通常可利用显微镜或者扫描电子显微镜观察断口表面断裂模式的变化以及侧面是否出现二次裂

纹来判断是否发生氢脆及应力腐蚀开裂。

9.1.3对于带缺口的试样，按照GB/T15970.7-2017中8.2节处理。

9.1.4可以将暴露到试验环境中和暴露到惰性环境中的试验结果进行比较，按照式（1）计算相对比值

来评定氢脆及应力腐蚀开裂的敏感性。相对比值越大，则氢脆或应力腐蚀开裂敏感性越高。

相对比值=|（1-比值）|×100%………………（1）

5

YB/TXXXXX—XXXX

式中：

比值——试样在试验环境中得到的结果/试样在惰性介质环境中得到的结果；

结果——用同一初始应变速率下的断面收缩率或断后伸长率来表示。

9.1.5耦合应力腐蚀敏感性Icouple，可以通过9.1.4中的比值，通过式（2）算出。

Icouple=|1-比值氢-外腐蚀/比值氢（或，比值外腐蚀）|×100%…………（2）

9.1.6对于未断裂的试样，应通过显微镜统计标距段内裂纹的密度、平均长度或者平均深度来比较应

力腐蚀敏感性。

9.2数据处理

9.2.1按9.1所述方法，判断和计算试样在测试条件下发生应力腐蚀开裂敏感性程度并记录。

9.2.2通过金相显微镜或扫描电子显微镜对试样标距段范围内的表面裂纹形貌及断口形貌特征进行观

察并记录，分析裂纹萌生和扩展情况，记录裂纹的形貌特征。

9.2.3统计试样标距段范围内的裂纹数量、长度、深度以及断面发生应力腐蚀开裂的面积百分比进行

应力腐蚀开裂敏感性的定量评价。

9.2.4数据的处理和结果的评定也可参照GB/T15970.7-2017中的相关规定执行。

10质量保证

10.1试验人员要求

应具备应力腐蚀试验操作技能、金属材料和失效分析等相关的专业背景知识。

10.2试验系统校准要求

定期对慢应变速率拉伸装置的载荷、位移测量传感器和本文件测试装置中的温度、压力等测试传感

器或探头进行检测或计量标定，并在有效期内使用，定期更换相关耗材，保存相关记录。

10.3通用安全要求

10.3.1试验应在相对开阔的环境中进行，并保证试验空间内的气体流动良好。

10.3.2试验空间应符合相关国家、行业或地方安全管理的相关规定及要求。

10.3.3试验空间内应配置相应的气体泄漏报警装置。

10.3.4试验人员必须进行岗前培训，尤其是安全用气培训。

11试验报告

试验报告应包括但不限于以下内容：

a)试验采用的标准号；

b)材料牌号和标准号、炉批号、化学成分、热处理状态和力学性能等；

c)试样尺寸、加工方式、取样位置等；

d)试验参数：如：试验气体（纯度、压力、掺氢比等）、溶液成分、试验温度、试验时间、应变

速率及应变量等；

e)试验结果：应包括但不限于试样的应力腐蚀开裂敏感性程度、试样表面的裂纹形貌、数量、长

度、断裂时间、延伸率、面缩率、屈服强度以及抗拉强度等；

f)试验异常记录（如有）；

g)试验人员、审核人员和日期。

6

YB/TXXXXX—XXXX

参考文献

[1]GB/T10123金属和合金的腐蚀术语

[2]GB/T10623金属材料力学性能试验术语

[3]GB/T15970.1金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分：试验方法总则

7

《金属和合金的腐蚀纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀

耦合下的慢应变速率试验方法》

行业标准编制说明（征求意见稿）

一、工作简况

1.1任务来源

根据工信厅科函〔2023〕291号文件2023年第三批行业标准制修订和外文版项目计

划的通知（计划号2023-1505T-YB），由广东腐蚀科学与技术创新研究院、中国科学院

金属研究所等单位负责《金属和合金的腐蚀纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合

下的慢应变速率试验方法》行业标准制定。计划完成时间为2025年。

1.2主要工作过程

起草(草案、调研)阶段:计划下达后，全国钢标委会金属和合金的腐蚀分委会组织各

起草单位成立了起草工作组，由广东腐蚀科学与技术创新研究院牵头成立了标准编制工

作组，负责主要起草工作。工作组对国内外氢能及慢应变速率试验的相关标准、政策及

输氢埋地管道产业发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，

进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验和大量试验验证数据，进行

全面总结和归纳，编制出标准草案。

为了验证标准草案中试验条件、要求、过程的可行性、可操作性与依据草案所测结

果的重复性，广东腐蚀科学与技术创新研究院、中国科学院金属研究所和金粤检测技术

（广州）有限公司三家单位分别开展了测试验证，经工作组及有关专家研讨，对标准草

案初稿进行了认真的修改，于2024年4月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关

附件，报全国钢标委会金属和合金的腐蚀分委会秘书处。

征求意见阶段:2024年4月，全国钢标委会金属和合金的腐蚀分委会秘书处将把

标准征求意见稿和编制说明发送到金属和合金的腐蚀分委员会委员及有代表性的标准

相关方广泛征求意见，同时在《钢铁标准网》网站上公开征求社会意见。

1

二、标准编制原则

本文件严格贯彻国家的有关方针、政策、法规；合理利用资源；保障安全，保护环

境。在技术内容上力求先进性和实用性统一，编写格式上严格按照中华人民共和国国家

标准GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》的规定进行

编写，力求指标科学、合理，试验方法具有可行性和可操作性。

本文件属于首次发布，符合国家新能源的发展战略需求。我国已经向全世界承诺了

“3060”碳减排目标，大力发展氢能不仅是我国实现上述目标的关键途径之一，也是我

国能源战略中必不可少的一部分。要想安全利用氢能，在尽可能接近服役环境下的钢质

管道服役性能评价技术及标准必不可少。

三、主要内容说明

利用可再生能源发电制氢（PowertoGas，P2G）技术将大规模的风电、光电转化为

氢能，是可再生能源利用最高效、最有前景的技术；将P2G制得的氢气以一定的体积分

数掺入现有天然气管网（以埋地钢质管道为主）中输送，是实现氢气大规模、低成本输

送的最佳方案。由此可见，纯氢/掺氢燃气埋地钢质管道材料性能退化同时受到了内部气

态氢和外腐蚀的共同影响。管道内部气态氢可通过碰撞、吸附、解离和扩散进入金属基

体，它们不仅直接影响材料的服役性能，还可扩散到金属管道外壁并影响金属管道的外

腐蚀行为，进而与外腐蚀发生耦合作用影响金属管道的服役性能（如氢致开裂敏感性）。

因此，纯氢/掺氢埋地钢质管道的长期服役性能势必会受到内部氢和外腐蚀的耦合作用影

响，但氢促外腐蚀失效和氢脆的协同竞争机制目前尚不清楚，根本原因在于尚无氢与外

腐蚀耦合作用下纯氢/掺氢埋地钢质管道材料氢促失效试验测试方法。

本标准的目的是形成一种简单、普适的内部氢与外腐蚀耦合作用下纯氢/掺氢埋地钢

质管道材料氢促失效的试验方法—慢应变速率试验，明确不同钢质管道外腐蚀类型与管

道内部纯氢/掺氢环境（掺氢比、压力等）耦合作用下管道的性能退化规律和机理，推进

钢质管道的环境相容性评价，为我国大规模纯氢/掺氢安全输送提供数据和技术支撑，并

使之成为我国氢气制、运、储、用标准体系中的关键部分之一。

本标准适用于评价纯氢/掺氢埋地钢质管道用材料在内部氢与外腐蚀耦合作用下的

服役性能评价，具体为采用慢应变速率试验，测定埋地钢质管道材料在内部氢与外腐蚀

耦合作用下的氢致开裂敏感性。

2

四、主要试验(或验证)情况

4.1试验原理

采用内部中空的棒状（或管状）拉伸试样，试验过程中试样内部为规定压力的纯氢

或者规定掺氢比的掺氢燃气，试样外部为腐蚀性环境，可实现内部气态氢与外腐蚀耦合

作用下的慢应变速率拉伸试验，评价埋地钢质管道材料在内部气态氢与外腐蚀耦合作用

下的氢致开裂敏感性。也可将暴露于试验环境（内部气态氢或/和外腐蚀）中和暴露于惰

性气体环境中的试验结果进行比较，确定金属材料在外腐蚀、内部气态氢和内部气态氢

-外腐蚀耦合作用三种条件下的应力腐蚀敏感性。

4.2试验材料及试样

目前纯氢输送管道一般使用20#钢，掺氢燃气埋地钢质管道材料包括X42管线钢、

X52管线钢和X65管线钢等。本试验主要选择纯氢输送管道材料20#钢进行试验验证。

本试验中采用管状拉伸试样，具体尺寸如下图所示。试样加工胚料直接采用线切割

的方式取自输氢管道工程用20#钢无缝管，然后采用车削加工方法获得外形尺寸，再采

用枪钻工艺加工中心孔。内外表面的粗糙度Ra均小于0.8μm。为避免管道材料在试样

加工过程发生腐蚀，采取了必要的措施防止材料腐蚀。加工完成的试样先采用无水乙醇

清洗，后采用分析纯级丙酮或无水乙醇超声清洗，超声清洗时间30分钟。试样清洗完

成后，干燥保存。验证试验中共加工12根试样，全部由中国科学院金属研究所负责加

工并分发给各测试单位。

4.3试验条件的确定

针对20#钢纯氢输送管道，一般设计输送压力不高于4MPa，因此在本验证试验中的

管状试样内的环境设定为4MPa纯氢气氛；为了模拟管道土壤溶液腐蚀，国际上通常采

用NS4溶液，本试验中也采用此溶液，同时采用溶液循环方式来保证溶液成分的稳定性

3

和温度的稳定性（本试验中的温度为25℃），试验过程中采用高纯氮气对溶液进行除氧；

应变速率选择为10-7/s。

NS4溶液组分KClNaHCO3CaCl2·2H2OMgSO4·7H2O

含量（g/L）0.1220.4830.1810.131

4.4试验过程

(1)将上下密封件与心部中空的棒状拉伸试样进行装配，并采用高纯氮气打压，进

行气密性测试。气密性良好时，将试样安装在连接于慢应变速率拉伸装置上、

下拉伸机构的上、下加载杆上，确认同轴度良好、夹持牢固。

(2)将腐蚀性环境模拟槽装配于拉伸试样中部，采用橡胶密封O环实现密封。腐蚀

性环境模拟槽采用非金属材料加工。

(3)确认试验装置测温、测压、测力、位移传感器及安全保护装置均处于正常工作

状态。

(4)采用高纯氮气置换试样内部和供气（纯氢或掺氢燃气）管路系统，再用纯氢、

置换，具体应满足GB/T34542.2中7.1.2部分的相关要求。

(5)试样内部通入氢气气体，并达到试验的规定气体压力。

(6)在腐蚀性环境模拟槽中注入试验要求的溶液或其他介质，并按照试验要求调节

温度和流量，试验过程中采用高纯氮气对溶液进行除氧。

(7)待各种参数达到试验要求后，调节加载装置至位移控制模式。设置拉伸速率参

数后开始拉伸试验，直至将试样拉断。

(8)试验结束后，测量断后伸长率和断面收缩率。

(9)按照上述步骤进行重复性试验，试验次数为3次。

4.5试验数据及结果重复性

中国科学院金属研究所测试3组平行试样数据见表1。

4

表1中国科学院金属研究所测试数据

屈服强度抗拉强度断后伸长率断面收缩率

序号

（MPa）（MPa）（%）（%）

130049519.7533.21

230349118.6332.42

328648819.2132.17

平均值296.33491.3319.2032.60

标准差9.073.510.560.55

重复性0.030.010.030.02

广东腐蚀科学与技术创新研究院测试3组平行试样数据见表2。

表2广东腐蚀科学与技术创新研究院测试数据

序号屈服强度抗拉强度断后伸长率断面收缩率

（MPa）（MPa）（%）（%）

130951118.4231.27

230749618.8931.05

330050319.1233.68

平均值305.33503.3318.8132.00

标准差4.737.510.361.46

重复性0.020.010.020.05

金粤检测技术（广州）有限公司测试3组平行试样数据见表3。

表2金粤检测技术（广州）有限公司测试数据

序号屈服强度抗拉强度断后伸长率断面收缩率

（MPa）（MPa）（%）（%）

129548719.0133.85

228749219.1733.52

330149819.3633.11

平均值294.33492.3319.1833.49

标准差7.025.510.180.37

重复性0.020.010.010.01

4.6结论

由表1~3的平行试样测试数据可见，本标准所建立的试验方法具有较高的精密度，

重复性在0.01~0.05之间，数据重复性好。说明不同的操作者在不同的实验室，依据本

标准对测试样品进行测定，具有可行性。

5

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准是首次制定。

本标准形成一种简单、普适的内部氢与外腐蚀耦合作用下纯氢/掺氢燃气埋地钢质管

道材料氢促失效的试验方法—慢应变速率试验，明确不同钢质管道外腐蚀类型与管道内

部纯氢/掺氢燃气环境（掺氢比、压力等）耦合作用下管道的性能退化规律和机理，推进

钢质管道的环境相容性评价。通过标准的制定和实施，

（1）将填补我国钢质管道外腐蚀与管内临氢协同作用下的金属管道本体及焊缝氢

失效检测方法标准的空白，进一步完善我国氢气制、运、储、用标准体系，并成为其中

的关键部分之一；

（2）为保证埋地纯氢或掺氢钢质管道的运行安全，以及我国大规模掺氢安全输运

提供数据和技术支撑；

（3）将有效推动埋地纯氢或掺氢钢质管道检测技术研究，为行业及相关产品检测标

准的制定提供有效的参考，加快我国氢能的规模化应用步伐，进一步推动创新安全服役

评价技术的推广应用，促进氢能行业高质量发展。

六、国内外标准概况

（1）国内相关标准：

GB/T15970.7-2017《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验》

规定了慢应变速率试验程序，用于研究金属和合金对应力腐蚀破裂的敏感性，包括氢致

失效，但标准仅适用于管线钢的氢致裂纹敏感性测试，无法在腐蚀和氢耦合条件下进行

相关测试；

GBT8650-2015《管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法》规定了管线钢和压力

容器钢板以及法兰和管件在含硫化物水溶液的腐蚀环境中由于腐蚀吸氢引起的氢致开

裂的评定方法，不适合纯氢/掺氢埋地金属管道的评价；

GBT4157-2017《金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室

试验方法》规定了在含H2S的低pH值水溶液环境中，金属材料在受拉伸应力作用下的

抗硫化物应力开裂（SSC）和应力腐蚀开裂（SCC）的实验室试验方法，不适合纯氢/

掺氢燃埋地金属管道的评价；

GB/T34542.3-2018《氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验

方法》主要适用于金属材料在气态氢环境中的拉伸性能、疲劳性能以及断裂力学性能测

6

定，不适用于管线钢实际服役过程中载荷、腐蚀和氢耦合的条件；

GB/T34542.3-2018《氢气储存输送系统第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法》

规定了金属材料氢脆敏感度试验的一般要求、试验设备、试样要求、试验程序、氢脆敏

感度评价和试验报告。标准主要用于高压气态氢中金属材料的氢促敏感度评价，同样不

适用于管线钢实际服役过程中载荷、腐蚀和氢耦合的条件。

（2）国外相关标准：

IOS7539-7《Corrosionofmetalsandalloys–Stresscorrosiontesting–Part7:

Methodforslowstrainratetesting》：仅适用于金属单一外界条件的氢致开裂或者应力腐

蚀敏感性测试。

七、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系

本文件的制定与现行的政策、标准相适应。

八、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据

正在进行实践改进。

九、标准的性质和水平

本文件为推荐性标准，达到国际先进水平。

十贯彻标准的要求和措施建议

一般情况下，建议本文件批准发布即实施。

十一、废止或代替现行相关标准的建议

无。

十二、其他应予说明的事项

无。

7

ICS77.060

CCSH25

YB

中华人民共和国黑色冶金行业标准

YB/TXXXXX—XXXX

金属和合金的腐蚀纯氢/掺氢埋地钢质管

道在氢与外腐蚀耦合下的慢应变速率试验

方法

Corrosionofmetalsandalloys—Slowstrainratetestingundercoupledeffectsof

hydrogenandexternalcorrosionforpurehydrogen/hydrogendopedburiedsteel

pipeline

(点击此处添加与国际标准一致性程度的标识)

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中华人民共和国工业和信息化部  发布

YB/TXXXXX—XXXX

金属和合金的腐蚀纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合下的

慢应变速率试验方法

1范围

本文件规定了纯氢/掺氢埋地钢质管道在氢与外腐蚀耦合下的慢应变速率试验的原理、试样制备和

要求、试验仪器和设备、试验条件、试验步骤、试验结果观察及评定、质量保证和试验报告。

本文件适用于评价纯氢/掺氢埋地钢质管道用材料在内部气态氢与外腐蚀耦合作用下的氢致开裂敏

感性。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温拉伸试验方法

GB/T3634.2氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢

GB/T15970.4金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第4部分：单轴加载拉伸试样的制备和应用

GB/T15970.7-2017金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第7部分：慢应变速率试验

GB/T34542.2-2018氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法

3术语和定义

GB/T228.1、GB/T10123、GB/T10623、GB/T15970.1和GB/T15970.7-2017界定的以及下列术语

和定义适用于本文件。

3.1

氢促失效hydrogen-assistedfailure

氢对金属材料失效的促进作用。

3.2

外腐蚀externalcorrosion

纯氢/掺氢埋地钢质管道服役过程中管道外表面发生的各种腐蚀类型的统称。

3.3

腐蚀性环境模拟槽corrosiveenvironmentsimulationtank

用于存储模拟纯氢/掺氢埋地钢质管道材料外腐蚀环境介质的容器。

3.4

掺氢比hydrogenblendratio

天然气中掺入氢气的体积分数。

4原理

1

YB/TXXXXX—XXXX

4.1纯氢/掺氢埋地钢质管道材料性能退化受到内部气态氢和外腐蚀的共同影响。管道内部气态氢可通

过碰撞、吸附、解离和扩散进入金属基体直接影响材料的服役性能，还可扩散到管道外壁与外腐蚀环境

发生耦合作用影响管道的服役性能（如氢致开裂敏感性）。

4.2试验是使内部中空的棒状（或管状）拉伸试样处于内部为规定压力的纯氢或者规定掺氢比的掺氢

燃气，外部为腐蚀性环境，对试样开展慢应变速率试验，可评价埋地钢质管道材料在内部气态氢与外腐

蚀耦合作用下的氢致开裂敏感性。

5试样制备和要求

5.1试验材料

试验材料应采用待评价的钢质管道加工试样。若待评价钢质管道由于尺寸原因无法加工试样时，应

采用与待评价管道同工艺、同性能的材料加工试样。

5.2试样形状及尺寸要求

5.2.1应使用内部中空的棒状（或管状）试样，试样尺寸如图1。

标引序号说明：

D1——紧固螺纹外径；

D2——标距段区域外径；

D3——试样内径；

L1——标距段长度；

L2——试样总长度。

图1内部中空的棒状拉伸试样形状及尺寸要求

5.2.2试样的具体尺寸取决于被试验钢质管道的具体尺寸。通常，试样长度方向为管道的轴向方向，

D2-D3的数值应不低于2mm。

5.2.3试样L1的具体尺寸应根据具体测试条件而定，当不需要模拟外腐蚀环境时，其尺寸可参照GB/T

228.1中的相关要求；当需要模拟外腐蚀环境时，应满足在其周围布置腐蚀性环境模拟槽的空间尺寸要

求。

5.2.4在某些情况下（尤其是研究焊缝不同区域服役性能时）可在标距段外壁加工缺口，缺口应满足

GB