研究表明,H2S濃度對應力腐蝕的影響明顯,濕H2S引起的開裂不僅有硫化氫應力腐蝕(SSCC),氫誘導(HIC)和應力導向氫致開裂(SOHIC)及氫鼓泡(HB)等,其破壞敏感度隨H2S濃度增加而增加,在飽和濕硫化氫中達最大值。
液體介質中硫化氫濃度對低碳鋼而言,當溶液中H2S濃度從2PPm增加到150PPm時,腐蝕速度增加較快,但只要小于50PPm,破壞時間較長,H2S濃度增加1600PPm時,腐蝕速度迅速下降。
當高于1600PPm~2420PPm時腐蝕速度基本不變,這表明高濃度硫化氫腐蝕并不比低濃度硫化氫腐蝕嚴重;但對于低合金高強度鋼,即使很低的硫化氫濃度,仍能引起迅速破壞。
因此在濕化氫腐蝕環境中,選擇設備的各受壓元件材料將十分重要,尤其是當硫化氫中含有水份時,決定腐蝕程度的是硫化氫分壓,而不是硫化氫的濃度。
目前國內石化行業將0.00035Mpa(絕)作為控制值,當氣體介質中硫化氫分壓大于或等于這一控制值時,就應從設計、制造或使用諸方面采取措施和選擇新材料以盡量避免和減少碳鋼設備的硫化氫腐蝕。
從材料化學成份方面來說,鋼中影響硫化氫腐蝕的主要化學元素是錳和硫,錳元素在設備焊接過程中,產生馬氏體、貝氏體高強度,低韌性的顯微金相組織,表現出高硬度,這對設備抗SSCC極為不利,硫元素則在鋼中形成MnS,FeS非金屬夾雜物,致使局部顯微組織疏松,在濕硫氫環境下誘發HIC或SOHIC。
故對用于濕硫化氫環境的壓力容器用鋼,其錳、硫含量及非金屬夾雜級別都應非常注意,不允許超標。為提高鋼的抗濕硫化氫性能,法國壓力容器標準CODAP-90的附錄MA3中提出以下推薦:(1)減少夾雜物,限制鋼中硫含量,使S≤0.002%,如果能達到≤0.001%則更好。(2)限制鋼中的含氧量,使其≤0.002%。(3)限制鋼中的磷含量,盡量使其≤0.008%。(4)限制鋼中的鎳含量。(5)在滿足鋼板的力學性能條件下,應盡可能降低鋼的碳含量。當然目前國內材料也正在往這方面努力。16MnR由于其Mn含量高達1.20~1.60,對硫化物更敏感。國內通常將其應用于濕硫化氫環境限制在50PPm以下,或者盡量不用。
12CrMoR,15CrMoR,1.25Cr1Mo等材料有很好的耐氫腐蝕能力和一定的抗硫作用,但對濕硫化氫腐蝕,仍不夠理想。一般奧氏體不銹鋼不耐濕硫化氫和氯離子的應力腐蝕。20R、Q235、20號鋼等,在濕硫化氫環境中的腐蝕速率比以上低合金鋼材料更快。應用情況
目前已于中石油、中石化、舞鋼等多家企業合作 歡迎大家參觀考察。下述項目可蓋CNAS、CMA章。
應用在石油化工、航天、海洋、天然氣、核電等領域及出口國外滿足相關標準要求HIC試驗涉及到壓力容器、焊接工藝評定、材料的驗收標準GB/T8650-2015、NACE TM0284-2016驗收指標氫鼓泡另外一個就是CLR、CTR、CSR裂紋的長度比、寬度比和面積比SSC試驗涉及到壓力容器、焊接工藝評定、材料的驗收GB/T4157-2017和NACE TM0177-2016。
常用方法是四點彎曲法和拉伸法,結果就是看有無EC裂紋,四點彎曲加載根據屈服強度和彈性模量,恒載荷就是根據屈服強度。一般國內的是屈服極限的80%左右或247Mpa,日本和美國的要求會高100%甚至更高。還可以做模擬工況中的SSC試驗(所有加載方式均可做)
SSC試驗 A法試樣圖
SSC試驗國標就是GB/T4157-2017最新的標準把四點彎曲加載加入標準為E法。還有就是NACE TM0177-2016。這個最主要的就是EC裂紋,四點彎曲加載根據屈服強度和彈性模量,恒載荷就是根據屈服強度。一般國內的是屈服極限的80%左右,日本的要求會高要100%甚至更高。