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在硫化氫應力腐蝕下壓力容器材料的選擇

2022-01-11 15:29:02 作者：壓力容器之家來源：壓力容器之家分享至：

一、濕硫化氫腐蝕環境的定義

美國腐蝕工程師協會（NAcE）的MR 0103-2005《MaterialsResistaIlt to sul6de Stress cracking in cormsive Petroleum RefiningEnvimnmems》標準中定義如下：

容器接觸的介質在液相中存在游離水，且具備下列條件之一時稱為濕H2S腐蝕環境：

（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腐蝕環境分類：

根據腐蝕機理不同，濕H2S腐蝕環境可以分為I類和II類。

II類濕H2s腐蝕（HB、HIC和S0HIC）環境：

當容器的工作環境為室溫至150℃并符合下列其中任何一條時稱為II類濕H2S腐蝕環境：

（1）由含水腐蝕產生的氫活性高；

（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）環境：

濕H2S腐蝕環境不符合II類的即稱為I類濕H2S腐蝕環境。

二、材料選擇一般原則：

對于按照彈性設計準則設計制造的設備所用材料的選擇和評定可按照ISO 15156-2（GB/T20972.2）和ISO15156-3（GB/T20972.3）或NACE_MR0175-2003標準中已經評定合格的材料中選擇，這些標準中已經限定了避免發生應力腐蝕的環境條件，只有在滿足這個限定條件時才能按照相應規范的要求選擇材料；如不滿足這些限定條件需進行HIC及SSC試驗，滿足相應標準要求。

三、碳鋼、低合金鋼和鑄鐵材料免SSC及HIC試驗的條件

1.材料應為以下一種狀態交貨：

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22HRC,且鎳含量小于1.0%；S≤0.003%，P≤0.010%

3.材料屈服強度小于355MPa

4.材料抗拉強度小于630MPa

5.碳當量限制：

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時應逐張超聲波檢測

7.焊縫及熱影響區硬度不超過22HRC

8.不允許打鋼印及硬性標記

9. 設備焊后消除應力熱處理

四、奧氏體不銹鋼材料免SSC及HIC試驗的條件

1.化學成分限制

2.應固溶退火加淬火，或退火加熱穩定化熱處理狀態

3.不允許通過冷加工來提高機械性能

4. 原材料、焊縫及熱影響區硬度不超過22HRC

5. 環境限制

HIC試驗

常用按NACEETM0284-2016，一般為A溶液，

要求：CLR≤5％；CTR≤1.5％；CSR≤0.5％

其中：CLR一開裂長度比；CTR一開裂厚度比；CSR一開裂敏感性比

SSC試驗

主體材料抗硫化物應力開裂試驗，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行抗硫化物應力開裂試驗，其門檻應力σth≥247MPa為合格。A、B、D類焊接接頭的抗硫化物應力開裂試驗，從焊接工藝評定試板上取一組試樣進行抗硫化物應力開裂試驗，其門檻應力σth≥247MPa為合格

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