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石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料 第1部分:选择抗裂纹材料的一般原则 GB/T 20972.1-2007发布时间:2025-03-12   浏览量:39次

1、范围

本部分叙述并提出了在石油天然气生产以及脱硫装置中处于硫化氢(HgS)环境中设备的金属材料评定和选择的一般原则、要求和推荐方法。这些设备的失效,会给工作人员以及公众的健康和生命安全或环境带来很大的危害。本部分有助于避免设备发生这种高昂代价的病蚀损坏。本部分补充而不是代替相关的设计标准和规范或细则中已有的材料技术要求。

本部分描述了所有由硫化氢所引起的腐蚀开裂机理,包括硫化物应力开裂,应力腐蚀开裂,氢致开裂及阶梯型裂纹、应力定向氢致开裂、软区开裂和电偶诱发的氢应力开裂。

表1给出了适用于本部分的不详尽的设备清单,包括了允许的例外。

本部分适用于按常规弹性准则设计和制造设备所用材料的选择和评定。

本部分不一定适用于炼油或下游的加工设备。

注意:按GB/T20972(所有部分)选择和评定的金属材料,在油气开采中规定的含硫化氲环境里是抗开裂的,但并不一定在所有的使用环境下都可避免开裂。

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2、一般原则

GB/T 20972(所有部分)的用户首先应评估希望选取的材料所接触的环境。评价、定义和根据资料确认这些环境应符合本部分的要求,材料的选择应遵循GB/T 20972(所有部分)有关章节的要求和建议。

使用GB/T 20972的其他部分可能需要设备使用者和材料供应商之间交换信息(比如涉及的要求或适合的使用环境)。

注:设备供应商可能需要和设备制造商、材料供应商和(或)材料生产商交换信息.

用于确定使用条件的特殊失效模式方面的评定,是对在使用条件苛刻性方面与已评定的使用条件相当或不甚苛刻的其他使用条件下使用方面的评定。设备使用者应当确定设备的使用环境是否是和本部分中应用环境一致。如果必要,设备使用者应请教工况一致的其他用户。

本部分适用于那些按照惯用的弹性设计准则进行设计和制造设备所用材料的选择和评定。对于按塑性设计准则(比如以基于应变和极限状态设计)的情况,用本部分可能并不适合,此时,设备的使用者评估其他需求是必要的。

3、选择材料的使用环境的评价和定义

3.1在按GB/T20972的其他部分进行材料的选择和评定之前,设备的使用者应对每种用途材料可能暴露的使用条件进行确认、评定并以文件记载。确定使用条件包括预定的暴露条件,以及由于控制措施、保护方法失效可能造成的不可预定暴露条件。应特别注意那些已知的会影响材料的硫化氢致裂敏感性因索进行量化。

已知的影响金属材料在硫化氢环境中开裂敏感性的因素,除了村料性能外,包括有:硫化氢分压、原位pH值、溶解的氣化物或其他卤化物浓度、元素硫或其他氧化剂的存在、温度、电偶效应、机械应力和与液相水接触的时间。

3.2提供的使用环境资料应用于下述一个或几个目的:

a)为进行 预评定抗SSC/SCC材料的选择提供基础资料(见第7章);

b)根据现场经验 ,为选择和评定材料提供基础资料(见8.2);

c)用于确定评定材料在含硫化氢环境中的SsC .SCC、HIC、SOHIC、SZC和(或)电偶诱发的氢应力开裂(HSC)的一种或多种的实验室试验要求(见8.3);

d) 如果实际或计划中的使用环境发生改变,按照第7章,8.2和(或)8.3,为重新评估已有结构合金的适用性提供基础资料。

4、在硫化物存在的情况下,选择已评定合格的抗SCC/SSC材料

抗SSC的碳钢和低合金钢可以从ISO15156-2规定的已评定合格材料中选择。

抗SSC,SCC的耐蚀合金和其他合金钢可以从按ISO 15156-3规定的已评定合格材料中进行选择。通常,用这些方法选择已评定合格材料不需要另外的实验室试验。因为基于现场经验和(或)实验室试验,在规定的冶金环境和力学条件下,所列出的资料具有可以接受的性能。不过设备的使用者在考虑到材料失效的潜在后果,应考虑对使用材料进行特殊试验(参见第1章注意)。

注:标准NACE MR 0175的技术要求中所反映的经验,已包含在ISO 15156-2和1SO 15156-3的已评定合格的材料列表中。