国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
从原理到建议,我们来看看湿硫化氢应力腐蚀环境下如何选材?
2020-02-26 11:38:30 作者:本网整理 来源:压力管道人

1.jpg

 

一 湿硫化氢应力腐蚀的定义及常见的腐蚀形态


满足下列条件即构成湿硫化氢应力腐蚀环境:


a 介质温度不大于60+2P ℃,P为介质表压,单位是MPa


b 硫化氢分压不小于0.35MPa,


c 介质中含水或介质温度低于水的露点温度,


d 介质PH小于9或者有氰化物存在。


对于碳钢,分四种形态:氢脆(HB-hydrogen brittleness)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC-Sulfide  stress corrosion cracking)、氢致开裂(HIC-Hydrogen induced cracking)、应力诱导氢致开裂(SOHIC-Stress induced hydrogen induced cracking)。


通常,HIC、SOHIC、HB通常发生液相区,氢通量较大时还会出现均匀腐蚀。SOHIC还受结构应力的影响。SSCC则会发现在液相区、气液混相区。


2.jpg

 

二 常发生的部位


对于炼油加氢装置,常发生再高低分罐顶部管道、分馏塔顶及后冷管道;脱硫装置再生塔顶及后冷管道。对于煤化工变换装置,常发生在常压煤气化装置的煤气至压缩管道、压缩到变换管道等。


当然,几乎所有化工装置,很多部位的腐蚀往往是各种腐蚀的叠加,我们在进行材料设计时,更需要注意的是区分哪种腐蚀占主导地位。


三 影响因素


3.1 溶液中的PH


溶液呈中性时,均匀腐蚀最弱。呈酸性时均匀腐蚀比呈碱性时高,且都比呈中性时高。且呈碱性时,腐蚀形态会有变化。


3.2 硫化氢浓度


硫化氢浓度越高,氢通量越高,则HIC、SOHIC、HB、SSCC均越强。


3.3 介质温度


温度升高,HIC、SOHIC、HB均增强,但SSCC几乎只发生在65℃以下。


3.4 其它离子


氯离子只加剧均匀腐蚀,氢氰根则会加剧HIC、SOHIC、HB、SSCC。


3.5 管件元件质量


元件表面质量越高,则发生裂纹产生SSCC的可能性越小。


3.6 材料的强度及碳当量


材料的强度和碳当量越高,越容易HIC、SOHIC、SSCC。


3.7 材料的硬度及焊后热处理


若材料硬度不高,且经过焊后热处理,则发生SSCC的概率较低。


3.jpg

 

四 如何选材


4.1 液相和气液混相


a 硫化氢含量小于50ppm,则碳钢且较小腐蚀裕量。


b 硫化氢含量50ppm-1000ppm,介质PH6.5~7.5,无缝钢管可选一般无缝,焊接钢管可选抗HIC钢,中等腐蚀裕量。若介质PH<6.5或>7.5,所有钢管均应抗HIC,且较大腐蚀裕量。


c 当硫化氢含量大于1000ppm时,所有钢管均应抗HIC,且较大腐蚀裕量,无论其它任何条件。


4.2 气相少量可能含水时


a 若介质伴热,则普通碳钢,低腐蚀裕量。


b 无法避免含液,则应选行SSCC钢,中等腐蚀裕量。


4.3 相同与不同


SSCC和HIC均发生在湿硫化氢应力腐蚀环境,但SSCC与结构应力有关,可发生在液相或者气相含液场合,而HIC主要与氢通量和材料内部宏观缺陷有关。


容易HIC一定容易SSCC,容易SSCC不一定容易HIC。故抗HIC一定抗SSCC,反之则不可。


HB发生在HIC场合,危害程度不及HIC,满足抗HIC一定满足HB,故不单列。


SOHIC只是HIC的一种形式,管道元件很多情况下结构应力都不大,故不单列。


五 还需注意什么


5.1 主材选用抗HIC钢时,管道附件如何选?


a 管件应选用与主材相同或相近。


b 法兰压力等级不低于PN20,且与主材相同或相近。


c DN40阀门宜带短管或法兰连接。阀门阀体材质与主材相同或相近。


d 螺栓螺母应为双头厚螺母(万一泄露,通丝处应力集中可能断裂)。


e PN20及以下为非金属垫片,以避免法兰变形导致的密封失效。以上应为缠绕垫配高强螺栓。


f 管架应采用非焊接型。若采用焊接时,应热处理。


5.2 主材选用抗SSCC钢时,管道附件如何选?


a 管件应选用与主材相同或相近。


b 法兰压力等级不低于PN20,且与主材相同或相近。


c DN40阀门宜带短管或法兰连接。阀门阀体材质与主材相同或相近。


d 螺栓螺母应为双头厚螺母。避免采用全螺纹螺栓(万一泄露,通丝处应力集中可能断裂)


e PN20及以下为非金属垫片,以避免法兰变形导致的密封失效。以上应为缠绕垫配高强螺栓。


f 管架应采用非焊接型。若采用焊接时,管架与管道的焊缝,距管架较近的管道焊缝应热处理。

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心