一 濕硫化氫應(yīng)力腐蝕的定義及常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)
滿足下列條件即構(gòu)成濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境:
a 介質(zhì)溫度不大于60+2P ℃,P為介質(zhì)表壓,單位是MPa
b 硫化氫分壓不小于0.35MPa,
c 介質(zhì)中含水或介質(zhì)溫度低于水的露點(diǎn)溫度,
d 介質(zhì)PH小于9或者有氰化物存在。
對(duì)于碳鋼,分四種形態(tài):氫脆(HB-hydrogen brittleness)、硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SSCC-Sulfide stress corrosion cracking)、氫致開(kāi)裂(HIC-Hydrogen induced cracking)、應(yīng)力誘導(dǎo)氫致開(kāi)裂(SOHIC-Stress induced hydrogen induced cracking)。
通常,HIC、SOHIC、HB通常發(fā)生液相區(qū),氫通量較大時(shí)還會(huì)出現(xiàn)均勻腐蝕。SOHIC還受結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。SSCC則會(huì)發(fā)現(xiàn)在液相區(qū)、氣液混相區(qū)。
二 常發(fā)生的部位
對(duì)于煉油加氫裝置,常發(fā)生再高低分罐頂部管道、分餾塔頂及后冷管道;脫硫裝置再生塔頂及后冷管道。對(duì)于煤化工變換裝置,常發(fā)生在常壓煤氣化裝置的煤氣至壓縮管道、壓縮到變換管道等。
當(dāng)然,幾乎所有化工裝置,很多部位的腐蝕往往是各種腐蝕的疊加,我們?cè)谶M(jìn)行材料設(shè)計(jì)時(shí),更需要注意的是區(qū)分哪種腐蝕占主導(dǎo)地位。
三 影響因素
3.1 溶液中的PH
溶液呈中性時(shí),均勻腐蝕最弱。呈酸性時(shí)均勻腐蝕比呈堿性時(shí)高,且都比呈中性時(shí)高。且呈堿性時(shí),腐蝕形態(tài)會(huì)有變化。
3.2 硫化氫濃度
硫化氫濃度越高,氫通量越高,則HIC、SOHIC、HB、SSCC均越強(qiáng)。
3.3 介質(zhì)溫度
溫度升高,HIC、SOHIC、HB均增強(qiáng),但SSCC幾乎只發(fā)生在65℃以下。
3.4 其它離子
氯離子只加劇均勻腐蝕,氫氰根則會(huì)加劇HIC、SOHIC、HB、SSCC。
3.5 管件元件質(zhì)量
元件表面質(zhì)量越高,則發(fā)生裂紋產(chǎn)生SSCC的可能性越小。
3.6 材料的強(qiáng)度及碳當(dāng)量
材料的強(qiáng)度和碳當(dāng)量越高,越容易HIC、SOHIC、SSCC。
3.7 材料的硬度及焊后熱處理
若材料硬度不高,且經(jīng)過(guò)焊后熱處理,則發(fā)生SSCC的概率較低。
四 如何選材
4.1 液相和氣液混相
a 硫化氫含量小于50ppm,則碳鋼且較小腐蝕裕量。
b 硫化氫含量50ppm-1000ppm,介質(zhì)PH6.5~7.5,無(wú)縫鋼管可選一般無(wú)縫,焊接鋼管可選抗HIC鋼,中等腐蝕裕量。若介質(zhì)PH<6.5或>7.5,所有鋼管均應(yīng)抗HIC,且較大腐蝕裕量。
c 當(dāng)硫化氫含量大于1000ppm時(shí),所有鋼管均應(yīng)抗HIC,且較大腐蝕裕量,無(wú)論其它任何條件。
4.2 氣相少量可能含水時(shí)
a 若介質(zhì)伴熱,則普通碳鋼,低腐蝕裕量。
b 無(wú)法避免含液,則應(yīng)選行SSCC鋼,中等腐蝕裕量。
4.3 相同與不同
SSCC和HIC均發(fā)生在濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境,但SSCC與結(jié)構(gòu)應(yīng)力有關(guān),可發(fā)生在液相或者氣相含液場(chǎng)合,而HIC主要與氫通量和材料內(nèi)部宏觀缺陷有關(guān)。
容易HIC一定容易SSCC,容易SSCC不一定容易HIC。故抗HIC一定抗SSCC,反之則不可。
HB發(fā)生在HIC場(chǎng)合,危害程度不及HIC,滿足抗HIC一定滿足HB,故不單列。
SOHIC只是HIC的一種形式,管道元件很多情況下結(jié)構(gòu)應(yīng)力都不大,故不單列。
五 還需注意什么
5.1 主材選用抗HIC鋼時(shí),管道附件如何選?
a 管件應(yīng)選用與主材相同或相近。
b 法蘭壓力等級(jí)不低于PN20,且與主材相同或相近。
c DN40閥門宜帶短管或法蘭連接。閥門閥體材質(zhì)與主材相同或相近。
d 螺栓螺母應(yīng)為雙頭厚螺母(萬(wàn)一泄露,通絲處應(yīng)力集中可能斷裂)。
e PN20及以下為非金屬墊片,以避免法蘭變形導(dǎo)致的密封失效。以上應(yīng)為纏繞墊配高強(qiáng)螺栓。
f 管架應(yīng)采用非焊接型。若采用焊接時(shí),應(yīng)熱處理。
5.2 主材選用抗SSCC鋼時(shí),管道附件如何選?
a 管件應(yīng)選用與主材相同或相近。
b 法蘭壓力等級(jí)不低于PN20,且與主材相同或相近。
c DN40閥門宜帶短管或法蘭連接。閥門閥體材質(zhì)與主材相同或相近。
d 螺栓螺母應(yīng)為雙頭厚螺母。避免采用全螺紋螺栓(萬(wàn)一泄露,通絲處應(yīng)力集中可能斷裂)
e PN20及以下為非金屬墊片,以避免法蘭變形導(dǎo)致的密封失效。以上應(yīng)為纏繞墊配高強(qiáng)螺栓。
f 管架應(yīng)采用非焊接型。若采用焊接時(shí),管架與管道的焊縫,距管架較近的管道焊縫應(yīng)熱處理。
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