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硫化氫應(yīng)力腐蝕下壓力容器材料的選擇——容大檢測(cè)

發(fā)布日期:2024-08-09

 

一、濕硫化氫腐蝕環(huán)境的定義
 
美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)的MR 0103-2005《MaterialsResistaIlt to sul6de Stress cracking in cormsive Petroleum RefiningEnvimnmems》標(biāo)準(zhǔn)中定義如下:容器接觸的介質(zhì)在液相中存在游離水,且具備下列條件之一時(shí)稱為濕H2S腐蝕環(huán)境:
 
(1)游離水中溶解的H2S濃度大于50mg/L;
 
(2)游離水的PH值小于4.0,且溶有H2S;
 
(3)游離水pH>7.6且水中含20ppm溶解的氫氰酸(HCN)和一些溶解的H2S
 
(4)氣相中的H2S分壓(絕壓)大于O.3kPa。
 
濕H2S腐蝕環(huán)境分類:
 
根據(jù)腐蝕機(jī)理不同,濕H2S腐蝕環(huán)境可以分為I類和II類。
 
II類濕H2s腐蝕(HB、HIC和S0HIC)環(huán)境:
 
當(dāng)容器的工作環(huán)境為室溫至150℃并符合下列其中任何一條時(shí)稱為II類濕H2S腐蝕環(huán)境:
 
(1)由含水腐蝕產(chǎn)生的氫活性高;
 
(2)H2S在水中的濃度大于2000mg/L,且pH值大于7.6;
 
(3)H2S在水中的濃度大于50mg/L,且pH值小于4.0;
 
(4)游離水的pH值大于7.6,且水中的HCN或氰化物含量大于20 mg/L,并溶有H2S。
 
I類濕H2S腐蝕(SSC)環(huán)境:
 
濕H2S腐蝕環(huán)境不符合II類的即稱為I類濕H2S腐蝕環(huán)境。
 
二、材料選擇一般原則:
 
對(duì)于按照彈性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)制造的設(shè)備所用材料的選擇和評(píng)定可按照ISO 15156-2(GB/T20972.2)和ISO15156-3(GB/T20972.3)或NACE_MR0175-2003標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)評(píng)定合格的材料中選擇,這些標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)限定了避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境條件,只有在滿足這個(gè)限定條件時(shí)才能按照相應(yīng)規(guī)范的要求選擇材料;如不滿足這些限定條件需進(jìn)行HIC及SSC試驗(yàn),滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。
 
三、碳鋼、低合金鋼和鑄鐵材料免SSC及HIC試驗(yàn)的條件
 
1.材料應(yīng)為以下一種狀態(tài)交貨:
 
熱軋(僅限碳鋼)
 
退火
 
正火
 
正火+回火
 
正火、奧氏體化、淬火+回火
 
奧氏體化、淬火+回火
 
2.材料硬度不超過(guò)22HRC,且鎳含量小于1.0%;S≤0.003%,P≤0.010%
 
3.材料屈服強(qiáng)度小于355MPa
 
4.材料抗拉強(qiáng)度小于630MPa
 
5.碳當(dāng)量限制:
 
低碳鋼和碳錳鋼:CE≤0.43 CE=C+Mn/6
 
低合金鋼:CE≤045 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
 
6.厚度大于12mm時(shí)應(yīng)逐張超聲波檢測(cè)
 
7.焊縫及熱影響區(qū)硬度不超過(guò)22HRC
 
8.不允許打鋼印及硬性標(biāo)記
 
9. 設(shè)備焊后消除應(yīng)力熱處理
 
四、奧氏體不銹鋼材料免SSC及HIC試驗(yàn)的條件
 
1.化學(xué)成分限制
 
C:最大值為0. 08%;
 
Cr:最小值為16%;
 
Ni:最小值為8%;
 
P:最大值為0. 045%;
 
S:最大值為0.04%;
 
Mn:最大值為2. 0%;
 
Si:最大值為2.0%。
 
還允許含有其他的合金元素。
 
對(duì)含碳量較高的1Cr18Ni9Ti,含碳量在其相應(yīng)的技術(shù)要求的范圍內(nèi)時(shí)是可接受的,
 
2.應(yīng)固溶退火加淬火,或退火加熱穩(wěn)定化熱處理狀態(tài)
 
3.不允許通過(guò)冷加工來(lái)提高機(jī)械性能
 
4. 原材料、焊縫及熱影響區(qū)硬度不超過(guò)22HRC
 
5. 環(huán)境限制
 
HIC試驗(yàn)
 
常用按NACEETM0284-2016,一般為A溶液,
 
要求:CLR≤5%;CTR≤1.5%;CSR≤0.5%
 
其中:CLR一開(kāi)裂長(zhǎng)度比;CTR一開(kāi)裂厚度比;CSR一開(kāi)裂敏感性比
 
SSC試驗(yàn)
 
主體材料抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn),常用方法按NACE TM0177-2016,具體要求如下:從每批鍛件中σb或HB最高的鍛件上取一組試樣,每批鋼板中取一組試樣進(jìn)行抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn),其門檻應(yīng)力σth≥247MPa為合格。A、B、D類焊接接頭的抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn),從焊接工藝評(píng)定試板上取一組試樣進(jìn)行抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn),其門檻應(yīng)力σth≥247MPa為合格。

涉及測(cè)試:硫化氫應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)