(1)国际上湿硫化氢环境的定义
美国腐蚀工程师协会( NACE )的 MR0175“油田设备抗硫化物应力开裂金属材料 ” 标准 :
a、酸性气体系统:气体总压 ≥0.4MPa ,并且 H2S 分压 ≥ 0.0003MPa ;
b、酸性多相系统:当处理的原油中有两相或三相介质(油、水、气)时,条件可放宽为:气相总压 ≥ 1.8MPa 且 H2S 分压 ≥ 0.0003MPa;当气相压力 ≤ 1.8MPa 且 H2S 分压 ≥ 0.07MPa;或气相 H2S 含量超过 15% 。
(2)国内湿硫化氢环境的定义
“在同时存在水和硫化氢的环境中,当硫化氢分压大于或等于 0.00035 MPa 时,或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中,当液相的硫化氢含量大于或等于 10 × 10-6 时,则称为湿硫化氢环境 ” 。
条明确指出对于碳钢,已知会导致硫化应力开裂的环境工况是那些含有自由水(液相)和以下任一操作:
(a)自由水中溶解的硫化物超过了 50 ppmw(按重量计ppm),或
(b)自由水的 pH<4,而且存在着溶解的总硫化物等于大于 1 ppmw,或
(c)自由水的 pH>7.6,在水中溶解的总硫化物等于大于 1 ppmw 和含有游离态氰化物等于大于 20ppmw,或
(d)在气相与水相混合的过程中所产生的 H2S 绝对分压力超过了 0.3 kPa (0.05 psia)
如果高温不能去除(液相)自由水,那么随着温度的升高将会增加氢气渗透的可能。高温可促进 H2S 的分解(因此会产生更多的氢原子),增加氢原子在金属中的扩散率,从而促进氢的渗透。但是,开裂是在接近室温时变得最大化。这个特性很重要,因为金属在高温裸露的情况下会被氢渗透,并在后来逐渐降到较低温度(例如在停机过程中)的过程中出现开裂。
不是列出的所有材料都展示出了相同的抗硫化应力开裂能力水平。标准的实验室硫化应力开裂试验(例如 NACE TM0177 中阐述的试验)应是加速或恶化试验。成功通过这些试验的材料在酸性环境中对开裂的抗力通常高于那些试验失败的材料。本国际标准收录的许多合金即使在试验室试验中可能出现了开裂,但在酸性环境的表现还是令人满意的。
三个不同炉次制备商用材料,每炉至少制备三个试验样件,应按照所投票的材料条件对这些样件进行试验。每炉的成分和所采用的热处理方式必须作为投票的一部分提供。对于待收录到本国际标准中的候选材料,其化学成分范围和/或 UNS号,以及需要的热处理条件必须包含在投票信中。
影响硫化应力开裂(SSC)的常规参数精炼设备的硫化应力开裂受许多参数间复杂的相互作用的影响,包括以下参数:
(a)裸露于酸性环境中的材料的化学成分、强度(用硬度表示)、热处理和显微结构;
(b)材料中存在的总拉伸应力(施加的拉伸应力加上残余的拉伸应力);
(c)材料中所产生的氢气通量(是环境的作用,即自由水、H2S 浓度、pH 值和其他环境参数(例如:游离态的氰化物的存在和二价硫化物离子的浓度)的存在);
(d)温度;
(e)时间;
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