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在硫化氫應(yīng)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(huán)境的定義

美國腐蝕工程師協(xié)會（NAcE）的MR 0103-2005《MaterialsResistaIlt to sul6de Stress cracking in cormsive Petroleum RefiningEnvimnmems》標(biāo)準(zhǔn)中定義如下：

容器接觸的介質(zhì)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(huán)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(huán)境分類：

根據(jù)腐蝕機(jī)理不同，濕H2S腐蝕環(huán)境可以分為I類和II類。

II類濕H2s腐蝕（HB、HIC和S0HIC）環(huán)境：

當(dāng)容器的工作環(huán)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(huán)境：

（1）由含水腐蝕產(chǎn)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(huán)境：

濕H2S腐蝕環(huán)境不符合II類的即稱為I類濕H2S腐蝕環(huán)境。

二、材料選擇一般原則：

對于按照彈性設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計制造的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)評定合格的材料中選擇，這些標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)限定了避免發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境條件，只有在滿足這個限定條件時才能按照相應(yīng)規(guī)范的要求選擇材料；如不滿足這些限定條件需進(jìn)行HIC及SSC試驗(yàn)，滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

三、碳鋼、低合金鋼和鑄鐵材料免SSC及HIC試驗(yàn)的條件

1.材料應(yīng)為以下一種狀態(tài)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(qiáng)度小于355MPa

4.材料抗拉強(qiáng)度小于630MPa

5.碳當(dāng)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(yīng)逐張超聲波檢測

7.焊縫及熱影響區(qū)硬度不超過22HRC

8.不允許打鋼印及硬性標(biāo)記

9. 設(shè)備焊后消除應(yīng)力熱處理

四、奧氏體不銹鋼材料免SSC及HIC試驗(yàn)的條件

1.化學(xué)成分限制

2.應(yīng)固溶退火加淬火，或退火加熱穩(wěn)定化熱處理狀態(tài)

3.不允許通過冷加工來提高機(jī)械性能

4. 原材料、焊縫及熱影響區(qū)硬度不超過22HRC

5. 環(huán)境限制

HIC試驗(yàn)

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(yàn)

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

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