天然气压力容器腐蚀原因分析及防范措施

1．天然气压力容器腐蚀的原因 天然气压力容器腐蚀包括内腐蚀和外腐蚀，内腐蚀由内部介质所导致，是目前的研究难点和重点。内腐蚀有三个显著特点：①气、水、烃固共存的多相流腐蚀介质；②高温或高压环境；③H2S、CO2、O2、Cl^-和水分是主要的腐蚀物质，其中H2S、CO2、O2是腐蚀剂，水是载体，Cl^-是催化剂。在三种腐蚀剂中H2S和CO2的腐蚀是氢去极化腐蚀，H2S腐蚀类型除电化学腐蚀外，其最具危害的还是固体力学化学腐蚀，即硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂等，H2S可以导致五种开裂损伤：硫化物应力腐蚀开裂（SSC）；氢鼓泡（HB）；氢致开裂（HIC）；应力导向氢致开裂（SOHIC）.     

压力容器和油气管道设计中抗酸性钢材的合理选用

分析氢致开裂（HIC）和H2S 应力腐蚀开裂（SSC）产生的机理，介绍了NACE MR0175-2000 和SY/T 0599-1997 对酸性环境的限定。重点介绍了国内相关设计标准对抗H2S 压力容器选材的要求；输气管道抗HIC 的判定；国内外管道标准对抗酸性环境（H2S）钢材的要求。     

湿H_2S环境对碳钢与低合金钢压力容器选材的影响

本文针对湿硫化氢环境中碳钢与低合金钢压力容器的开裂问题进行了分析,明确了材料的抗硫化物应力开裂(SSC)和氢致开裂(HIC)试验评定对于耐硫化氢腐蚀的重要性;同时,从碳钢与低合金钢压力容器主要承压部件的选材出发,详细阐述了不同材料在化学成分、冶炼方法、热处理状态、硬度、冲击功试验、拉伸试验以及无损检测等方面技术指标的要求对于提高其抗SSC和HIC性能的影响,以便尽可能使材料满足抗SSC和HIC的试验评定要求,避免材料复验带来不必要的浪费,并为工程应用提供一定的参考。     

L245NS抗硫化氢腐蚀管材的焊接工艺

新疆哈拉哈塘油田二期产能建设工程地面输气管道含有H2S,为了避免地面输气管道发生硫化物应力腐蚀开裂(SSC)事故,分析了硫化物应力腐蚀开裂的特征及其影响因素,最终选用L245NS作为管道钢。对L245N2管材的焊接工艺及焊缝的力学性能、抗氢致裂纹(HIC)及抗硫化物腐蚀开裂性能(SSC)进行研究。对L245NS管材焊接选用的填充材料、坡口型式、焊接工艺参数、焊接操作、焊后热处理、焊缝质量检验等内容进行了研究。焊缝外观检验、无损检测、焊缝力学性能及抗硫化物应力腐蚀性能试验、抗氢致开裂试验结果表明选用的焊接工艺能够满足设计质量要求。最后通过工程施工的检验,其焊接质量得到了有效验证。     

管线钢氢致开裂与冲击韧性的相关性

采用NACE饱和H2S溶液及示波冲击试验方法,探讨了管线钢氢致开裂（HIC）与冲击韧性（CVN）之间的相关性,并分析了其中的原因。结果表明,经过NACE饱和H2S溶液浸泡过的HIC试样在应变速率较大的冲击韧性试验条件下,其韧性变化无法表现,无论是弹性变形功 Ae、裂纹形成功Ai、裂纹扩展功Ap,还是总功At均无明显变化,因此,在实际生产中对于存在氢致开裂危险的结构不宜采用冲击韧性试验来评价其韧性大小。     

加氢装置硫化氢汽提塔封头开裂的分析

通过外观、着色、金相、断口、腐蚀产物及腐蚀介质综合分析，结果表明汽提塔上封头开裂是不锈钢在湿H2S环境下的硫化物应力腐蚀开裂(SSC)。提出了加强电脱盐管理、适当提高汽提塔顶操作温度、加强上封头外保温管理、改进汽提塔上段及封头材质等措施和建议。     

液化石油气装置中湿H_2S环境的腐蚀机理及选材

介绍了湿H2S环境的概念和碳钢与合金钢在湿H2S环境中的腐蚀破坏类型、腐蚀机理及其影响因素,提出了硫化物应力开裂和氢致开裂两种腐蚀机理的相互关系,并结合在实际工作中的工程经验,讨论了液化石油气生产装置中醇胺类-H2O-CO2-H2S体系中抗湿H2S腐蚀材料的选择和控制。     

输送管道应力腐蚀开裂和氢致开裂

针对输送管道的3种主要开裂形式，即：高pH应力腐蚀开裂、近中性pH应力腐蚀开裂及氢致开裂，阐述其发生机理，比较其发生条件和形貌特征，并具体讨论环境溶液、阴极保护、涂层、温度、应力应变和材料等因素对开裂过程的影响。结果表明，环境、应力和材料对高pH应力腐蚀开裂、近中性pH应力腐蚀开裂及氢致开裂起到主导作用。     

论湿硫化氢环境下管道设计材料的选择

从炼油厂典型装置中产生湿H2S腐蚀的环境及部位着手,分析了因湿硫化氢腐蚀而引起的氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂和应力诱导氢致开裂等腐蚀形态,指出液相中硫化氢的浓度、溶液的pH值、温度以及材料的硬度、管道表面质量等与上述腐蚀有关。同时,从设计角度论述了不同情况下的选材原则。     

L245NS抗硫弯管力学性能及HIC和SSC试验分析

对采用感应加热技术生产的L245NS级Φ406.4 mm×10.31 mm抗硫弯管进行了力学性能、氢致开裂(HIC)及硫化物应力腐蚀开裂(SSC)试验评价,并结合了弯管的微观组织特征分析。结果显示,经890~930℃感应淬火+580~630℃回火空冷后,L245NS弯管强韧性能、HIC试验结果符合标准要求;其中,弯管内、外弧侧管体强度和冲击韧性相对母管均有不同程度的提高;HIC裂纹多形成在贝氏体组织及带状组织周围;在NACE TM 0177—2005试验环境下,L245NS弯管表现出良好的抗SSC性能。     

中,高强钢制液化石油气球罐的湿硫化氢开裂监控与预防

湿Ｈ２Ｓ环境中硫化物腐蚀开裂问题（ＳＳＣ、ＨＩＣ、Ｂ－ＨＩＣ、ＳＯＨＩＣ）是炼制含硫原油时中、高强钢制液化石油气球罐一种常见而且经济损失很大的损伤形式。文中探讨了ＬＰＧ球罐所面临的湿Ｈ２Ｓ环境、非脱水ＬＰＧ球罐中水的分布，提出了中、高强钢ＬＰＧ球罐湿Ｈ２Ｓ开裂的监控与预防措施。     

抗氢致裂纹和硫化物应力腐蚀裂纹焊丝的研制

探讨了油气输送管线钢产生氢致裂纹开裂的主要因素,着重分析了材料因素中化学成分、非金属夹杂物和显微组织对管线钢抗HIC的影响,并介绍了一种高韧性、抗氢致裂纹、抗应力腐蚀裂纹用钢焊丝CHG-SHA的合金元素的配比和产品性能。经HIC,SSC模拟试验及中石化和中石油工程实际应用表明,该焊丝熔敷金属具有超低的S杂质元素含量和较高的塑韧性,裂纹敏感性小,完全能满足国内外油气田行业用焊接钢管的特殊要求。     

加氢装置中低温湿H2S环境下操作的设备选材

当钢暴露在湿H_2S环境中有两种开裂形式,一种是发生在压力容器高强度钢材上的硫化物应力腐蚀开裂(SCC);另一种形式称为氢诱导开裂(HIC和SOHIC)。因此,按过去多年的常规作法,仅控制钢材及焊缝热影响区的硬度不是防止H_2S引起裂纹的保证和必要条件。通过喷钙处理改变夹杂物形状和提高钢材纯净度是目前抗氢诱导裂纹常用的两种方法。     

压应力处理修复加氢反应器应力腐蚀裂纹的工程应用

文章详细介绍了在国内外首次采用逆焊接温差处理制造压应力新工艺,以及成功修复加氢反应器产生的应力腐蚀裂纹的过程.通过这个典型事例,为国内各类化工容器或管道的防止应力腐蚀开裂提供了一条新途径.     

16Mn(T/S 52K)螺旋缝埋弧焊钢管的H2S环境开裂性能

通过对16Mn(t／S52K)螺旋缝埋弧焊钢管在含H2S气田使用中所发生的破裂事故及实验室检测数据的分析，阐明了16Mn(T／S52K)螺旋缝埋弧焊钢管，其管体虽然能满足抗SSC要求，但由于锰、碳含量较高，具有淬硬倾向，不良的焊接行为，易产生对SSC敏感的马氏体组织。且管体和焊接热影响区对HIC十分敏感。因此不适宜用于输送含H2S天然气。     

检查、修复和减轻炼油厂在用压力容器在湿H_2S环境中开裂的指导准则

本准则内容包括炼油厂在用压力容器在湿H_2S环境中腐蚀开裂的机理、特征、范围及其检查、修复和缓解的措施。     

X60螺旋埋弧焊管抗H2S腐蚀性能研究

针对我国油气输送管线建设中需要大量耐腐蚀钢管的需求,进行了耐H2S环境腐蚀下的管线钢及输送钢管的研究工作,通过理化性能、氢致开裂、硫化物应力开裂等试验对X60管线钢和螺旋埋弧焊管进行了耐蚀性研究,取得了以下结果:通过对国外抗H2S腐蚀焊管的技术条件分析研究,提出我国X60抗H2S卷板技术要求和X60螺旋埋弧焊管抗H2S...     

H2S分压对镍基合金G3应力腐蚀开裂的影响

针对高含H2S和CO2油气田开发过程中油井套管腐蚀严重的问题,探讨了镍基合金在H2S-CO2-Cl^-环境中的腐蚀机理。采用慢应变速率拉伸试验法(SSRT)研究了G3镍基合金在高含H2S-CO2-Cl^-环境中的腐蚀情况,特别是H2S分压对应力腐蚀开裂(SCC)的影响。