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SSC及HIC标准实验方法的选择和应用发布时间:2023-08-02   浏览量:399次

随着高硫高酸原油加工量的增加,硫化氢对设备的腐蚀也愈加严重,已成为石化行业较为突出的问题,特别是湿H2S应力腐蚀开裂氢致开裂,所引起的事故往往是突发的、灾难性的。因此,开展H2S腐蚀的相关研究对于确保石化设备的安全运转以及提高石化行业的生产效率具有重大的理论和实际意义。

一、基本性能研究

1、输气管线环焊接头抗 HIC性能研究

氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking ,缩写为HIC),作为一种缺陷存在于管线钢及焊缝中,其对输气管线使用性能的影响至今尚无全面的认识。但大量的研究表明,HIC 对钢材的常规强度指标影响不大,但对韧性指标影响较大, .会使钢材的脆性倾向增大。在四川境内含硫化氢酸性输气管线中,已经发现因HIC引起破裂的多起事故,给国家带来了严重的经济损失。目前,我国对管线钢正在做比较系统的抗HIC性能倾向研究,环焊缝在整条管线中占相当大的比重,但我国对其焊接头抗HIC 性能的研究还基本上处于空白。近几年正值我国天然气管道建设的高潮,为保证输气管线环焊缝质量的可靠性,开展对输气管线环焊接头抗HIC性能研究是非常必要的,研究的成果直接用于工程实际,为输油输气管线的施工建设可提供技术保障。

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2、输气管道的硫化物应力腐蚀( SSC )问题

早在40年代末,美国和法国在开发含H2S酸性油气田时,发生了大量的硫化物应力腐蚀(Sufide Stress Corrosion Cracking, 简写SSCC或SSC)事故,我国输气管道主要集中在四川省,其中 H2S 含量偏高,表1[1]的统计结果表明:SSC是输气管道最主要的失效形式。

二、实验方法的选择与应用

按照SSC和HIC测试的区别,依据美国腐蚀工程师协会推荐使用NACE国际测试标准,SSC测试主要采用恒负荷应力腐蚀实验和三点弯曲法测试实验,主要依据NACE TM0177-2005。HIC测试主要采用依据NACE TM0284-2003,该标准均为目前世界最新且通用标准。

1、恒负荷应力腐蚀实验

1.1、方法的适用性

在硫化物腐蚀环境和静态拉应力同时作用下产生的开裂称硫化物应力腐蚀开裂(SSC)。模拟由外力或应力引起的硫化物应力腐蚀开裂的实验,可作为压力容器等产品的标准检验方法,同时可研究H2S对不同材料和不同工艺性能的影响。一般情况推荐使用美国腐蚀工程师协会NACE TM0177标准中的A法,即恒负荷拉伸实验法,实验采用饱和的H2S水溶液(质量浓度约3250mg/L) ,配制时应注意使用冰乙酸(冰醋酸),,其积体分数为99.5%。当强调选用与实际工况条件相同的环境溶液时,可采用欧洲腐蚀协会EFC标准,这时规定碳钢和低合金钢H2S应力腐蚀开裂门坎值σ h≥0.9σs 为合格。

1.2、确定对SSC的敏感性

用在确定的环境苛刻度以及在得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据,从中确定对SSC的敏感性。按图1中流程来确定硫化物应力腐蚀的敏感性。

1.3、样品的制备

一般情况下,要求试样管材取纵向,板材取横向。在保证试样表面积上溶液量达到(30士10)m/cm 2的基础上,减少试样长度可保证加工精度,提高实验准确性。2005 版NACE TM0177标准将试样的R值由90版6.4mm修改为15mm,R增大后减少了试样在该处引起应力集中造成的实验失败的几率。

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