Cr13钢在CO_2/H_2S环境中腐蚀规律试验研究

通过模拟腐蚀环境,采用慢应变速率拉伸方法研究Cr13钢在CO2/H2S环境中的力学性能以及腐蚀规律;利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察拉伸断口的微观形貌,分析其断裂机理。试验结果表明：Cr13钢在空气、50g/L的Cl-水溶液、pH为5.0的饱和CO2溶液中的应力腐蚀敏感性不高,表现为韧性开裂;介质的pH从5.0降到4.0,可使Cr13钢在Cl-水溶液中及饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂敏感性增强,使Cr13钢从韧性断裂变为脆性断裂;H2S促进了Cr13钢在水溶液和饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂的敏感性。     

温度对超级13Cr油管钢慢拉伸应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂试验方法,通过σ-ε曲线和SEM等分析了超级13Cr油管钢抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌;研究了温度对其在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)的影响。结果表明:当温度<60℃时应力腐蚀的程度较轻;当温度>80℃时应力腐蚀的程度严重;随温度的升高,超级13Cr油管钢的抗拉强度降低,延伸率减小,断面收缩率减小,断裂时间减小,应力腐蚀开裂的倾向性增大,应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更显著;温度对超级13Cr油管钢的塑性变形性的影响比对抗拉强度的影响更大。     

用于集输管线的0.5Cr钢在模拟塔里木油田环境中的H2S/CO2腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和四点弯曲实验,参照NACE 0177-2005标准研究了用于集输管线的0.5Cr钢在模拟塔里木油田腐蚀环境中的H2S/CO2腐蚀行为.结果表明,0.5Cr钢在CO2腐蚀环境中具有极高的均匀腐蚀速率,H2S腐蚀性气体的存在显著降低了材料的均匀腐蚀速率.在CO2分压为2MPa、H2S分压为0.5MPa时,腐蚀速率仅为0.1523mm/a,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力.在H2S和CO2共存的环境条件下,0.5Cr钢表面的腐蚀产物为FeS,未出现CO2腐蚀产物成分FeCO3.在该模拟条件下,H2S的腐蚀占主导作用.同时模拟油田工况条件的抗H2S应力腐蚀开裂实验表明,0.5Cr钢具有良好的抗H2S应力腐蚀开裂能力.     

加氢裂化装置E-01006换热器硫化氢应力腐蚀开裂问题的探讨

新建加氢裂化装置热高分气／冷低分油高低压螺纹锁紧环换热器E-01006,在开工预硫化期间出现了管板和换热管管口焊缝开裂问题。通过介质状况、材料和应力等方面的分析,证实是由于换热器管束与管板焊缝的硬度超标,在含硫化氢介质工况下,应力腐蚀开裂所致。对该换热器换热管选材进行了探讨,认为选择含Cr1％～2％的低合金Cr-Mo钢比1Cr5Mo钢的风险更小;并对该换热器的设计选材、制造过程、开停工和生产投用等方面提出了建议。     

不同Cr含量对低Cr钢耐CO2腐蚀行为的影响

为了研究不同Cr含量对低Cr钢耐CO2腐蚀性能的影响,采用挂片失重法和模拟输油管道CO2腐蚀试验,结合EDS和EBSD分析技术,研究了不同Cr含量对低Cr钢在CO2驱油服役环境下腐蚀性能的影响。试验结果显示,随着Cr含量的增加,平均腐蚀速率下降明显,动态腐蚀速率明显高于静态腐蚀。研究表明,含Cr钢在初期CO2腐蚀过程中,会伴随产生Cr（OH）3,该化合物会改变腐蚀产物膜的致密性,从而减缓腐蚀,并且在一定Cr含量范围内,随着Cr含量的增加,组织中小角度晶界的比例也增大,可见Cr含量的增加对于低Cr钢抗CO2腐蚀能力有显著的促进作用。     

含Cr钢的CO_2腐蚀研究进展

在油气开采过程中普遍存在石油管材CO2腐蚀破坏的情况,目前对于CO2腐蚀防护最有效的方式仍是使用耐蚀合金,含Cr钢是油田常用的一类耐蚀管材,对于含Cr钢的腐蚀研究一直是油气田用户关注的焦点。根据油气田CO2腐蚀的特征及选材,介绍了低Cr钢、13Cr/超级13Cr不锈钢、双相钢等油田常见的几种耐蚀管材的CO2腐蚀研究进展,并提出了含Cr钢开发和研究存在的问题,为油气田耐蚀管材的选择提供一定的参考。     

1Cr5Mo钢在硫化氢溶液中的慢应变应力腐蚀实验

通过1Cr5Mo钢在湿硫化氢环境下的慢应变速率法应力腐蚀实验,分析了1Cr5Mo钢的硫化氢应力腐蚀敏感性以及其敏感性与硫化氢浓度的关系。并对试样微观断口形貌进行了扫描电镜分析。结果表明,随着硫化氢浓度的增加,1Cr5Mo钢的应力腐蚀性增强。     

13Cr和N80钢高温高压抗腐蚀性能比较

在石油、天然气的开采与集输过程中,地层中的CO2会对油套管及集输管线造成严重腐蚀。在我国,CO2腐蚀已导致多起重大事故,经济损失十分严重。模拟了大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr和N80钢的腐蚀实验,采用SEM、EDS和XPS测试手段,分析获得了CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相腐蚀类型主要为均匀腐蚀,N80钢主要是局部腐蚀。85℃和110℃时,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;N80钢的液相腐蚀速率属于严重腐蚀,腐蚀膜呈现双层结构,表层为较粗大的规则的晶粒堆积而成,内层则是由细小晶粒紧密堆积而成。在170℃时,13Cr钢的腐蚀速率属严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限,而N80钢属于中度腐蚀。     

X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢抗CO2腐蚀性能研究

用高温高压反应釜模拟油气输送管道典型腐蚀环境,研究X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢的抗CO2腐蚀性能.在温和腐蚀环境,X65钢与3Cr钢的平均腐蚀速率均较低,使用X65钢是安全的.随着温度和CO2分压提高,与X65钢相比3Cr钢表现出更优越的抗CO2腐蚀性能:在中等腐蚀环境3Cr钢平均腐蚀速率较X65钢大幅降低,在中等和苛刻腐蚀环境3Cr钢可有效抑制局部腐蚀的发生;在这样的腐蚀条件下,3Cr钢作为海底管道用钢较X65钢安全.3Cr钢较X65钢抗CO2腐蚀性能提高的主要原因是表面形成了富Cr的腐蚀产物膜,结构致密,对基体起到了有效的保护作用.     

奥氏体钢炉管的应力腐蚀开裂及防护措施探讨

介绍了氯离子应力腐蚀开裂、连多硫酸应力腐蚀开裂、碱致应力腐蚀开裂等奥氏体钢炉管的主要应力腐蚀开裂形式 ,并给出了三个破裂实例。对防止奥氏体钢炉管应力腐蚀开裂 ,从腐蚀环境、炉管选材、降低应力三个方面进行了探讨     

超级15Cr马氏体不锈钢超深超高压高温油气井中的腐蚀行为研究

通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级15Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂（SCC）及酸化液腐蚀的性能。研究结果表明：随着井深的增加,超级15Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率逐渐增大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率,但不论在液相还是在气相腐蚀条件下,均匀腐蚀速率均远小于0.1 mm/a;由于超级15Cr马氏体不锈钢有较高的Mo、Ni含量,在模拟腐蚀环境中未出现明显点蚀现象,具有良好的抗SCC性能;循环酸化腐蚀试验后试样管体和接箍部分没有出现点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀迹象。通过经济性分析并综合考虑其抗腐蚀性能及油气井的经济性寿命,超级15Cr马氏体不锈钢可以作为超深超高压高温油气井油管材料使用。     

吸收塔顶0Cr13短管开裂原因分析及解决办法

对中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司3.50 M/a重油催化裂化装置吸收塔顶两处材质为0Cr13的短管开裂原因进行分析.根据0Cr13不锈钢特点及其焊接性能,分析了贫气组分、贫气中硫化氢在一定条件下对0Cr13材质的影响、硫化氢对金属的腐蚀和影响.进一步通过吸收塔0Cr13接管的微观组织分析,确定短管开裂主要原因为短管材质硬度远远超过标准,Cr元素含量低于标准要求为造成开裂的内部原因,硫化氢腐蚀和焊接残余应力是短管开裂的外部原因,提出了控制0Cr13短管产生裂纹的关键措施.     

绝热材料与奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

介绍了奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂原理、绝热材料的种类和制备方法及绝热材料中无机盐的来源。对覆盖奥氏体不锈钢设备的绝热材料引起应力腐蚀开裂的原因进行了分析,就防止奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的措施,从奥氏体不锈钢和绝热材料两方面进行了探讨。     

不锈钢螺栓的腐蚀及防护

不锈钢螺栓失效断裂的事故在各石化企业时有发生,不锈钢螺栓的使用安全是石化企业设备安全管理的主要内容。通过对不锈钢螺栓的使用条件、常见失效形态分析,认为不锈钢螺产生裂纹、断裂现象主要是含Cl-大气腐蚀引起的（Cl-质量分数高于0.1%时,易产生缝隙腐蚀）,在含Cl-水（汽）溶液中不锈钢螺栓会产生缝隙腐蚀和晶间腐蚀。文章论述了晶界腐蚀、缝隙腐蚀的产生原因,以及避免不锈钢螺栓腐蚀的应对措施：（1）选用合格的不锈钢螺栓;（2）把不锈钢螺栓与含Cl-大气（水溶液）作有效的隔离;（3）采用含高铬、高钼的不锈钢材料,特别是在低温罐区、球罐区、应力腐蚀严重区采用在Cl-环境中耐蚀性好的316L（00Cr17Ni14Mo2）钢,效果会更好。     

循环水不锈钢换热器抗氯离子应力腐蚀研究

炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40％左右,占总投资的30％-45％,换热设备中大约有1／3是水冷器,其中不锈钢换热器容易受循环冷却水中Cl-影响而发生应力腐蚀,这就制约着有污水回用的循环水系统提升浓缩倍数。通过调研得出这种腐蚀受Cl-的含量、温度影响较大,pH值也有一定的影响。文章提出了当温度为50-80℃及pH值大于8时,工业循环水的Cl一质量浓度最大可达1000mg／L。还介绍了列管式和盘管式换热器的应力腐蚀开裂情况,并依据对现场调研结果得出换热器易发生应力腐蚀的部位主要包括胀接部位、U形管的弯曲部位、折流挡板和换热管其它部位等。并建议在循环水系统内进行挂片试验进一步研究不同因素和换热器不同部位对应力腐蚀的影响,以便提出防护措施。     

连续重整干燥系统分离器开裂原因分析及应对措施

针对某炼油厂连续重整催化剂再生系统再生气体干燥器单元M301出口分离器DM301D发生开裂情况,从DM301开裂现场调查、查阅原设计参数、运行期间工艺监测和材料的失效分析四方面入手,查找开裂原因,制定应对措施。其中失效分析以开裂部位材料的金相观察、电镜扫描、能谱分析、材料化学分析为主。在对断口处母材进行电镜观察、能谱分析和材料化学分析时,对断口表面母材分为没有清洗和超声波清洗二种情况进行,最后确定导致DM301开裂的主要原因是氯离子造成的奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂。为避免类似开裂的再次发生,对此类连续重整装置干燥器单元出口分离器运行工况进行分析,从设备方面结合国内外工业生产装置的使用经验,总结适合此类工况的材料,并综合相关因素,选择经济方便的碳钢材质,加大设计腐蚀裕量。后续对运行状况进行跟踪观察,确认了选材的合理性、正确性、经济性,对类似工况具有一定的指导性作用。     

制氢装置中变系统管道腐蚀开裂原因分析

介绍了某石化公司制氢装置中变系统不锈钢管道多次发生腐蚀开裂的情况,通过分析确定裂纹形成的主要原因是奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂。从机理分析,在温度60~150℃时,二氧化碳腐蚀产物厚而疏松、易破损,所以中变系统管道出现裂纹现象较多。通过对腐蚀部位材质检测,其名义材质为0Cr18Ni10Ti合金,但实际不含钛成分;硬度值在HB 230以上,也高于此类材质要求硬度指标HB 187。这些问题说明供货材料合金组织控制不良,在施工过程中焊接工艺又参差不齐,最终导致焊接部位存在过大的残余应力,这些残余应力先破坏了焊接热影响区的晶间钝化膜,再形成点蚀坑并逐步形成裂纹。通过采取消除应力、水质控制、材质升级、操作优化等措施,取得良好效果,确保了装置的长周期运行。     

克拉2气田00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢焊接接头应力腐蚀研究

采用恒载荷法、恒应变法对采用不同焊接方法（TIG、SMAW、TIG＋SMAW）得到的克拉2气田OOCr22Ni5M03N双相不锈钢焊接接头进行了不同介质浓度下的应力腐蚀试验。结果表明,在质量分数25％MgCl2和质量分数为40％CaCl。溶液中,不同焊接方法得到的焊接接头均具有良好的抗应力腐蚀性能。