閥蓋SSC硫化物應(yīng)力腐蝕，采集氣管線SSC硫化物應(yīng)力腐蝕

常做產(chǎn)品：閥體、閥蓋、法蘭、螺栓、閥門、儀表零件、容器設(shè)備、殼體、管束、閥桿、銷、軸、儀表管子、閥門零件、采集氣管線、管件、閥門元件、儀表元件、閥門彈性元件

SSC硫化物應(yīng)力腐蝕相關(guān)介紹

1、概述

對SCC的敏感性與滲透到鋼材內(nèi)的氫的量有關(guān)，這主要與pH值和水中的H2S含量這兩個(gè)環(huán)境因素有關(guān)。典型地，人們發(fā)現(xiàn)鋼中的氫溶解量在pH值接近中性的溶液中Zui低，而在pH值較低和較高的溶液中較高。在較低pH值中的腐蝕原因是因?yàn)镠2S，反之在高pH值中腐蝕是因?yàn)楦邼舛鹊亩r(jià)硫離子。若高pH值溶液中存在氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中。目前已知鋼材對SCC的敏感性隨H2S含量（例如H2S在氣相中的分壓，或液相中的H2S含量）的增加而增大。H2S含量為1ppm這樣小濃度的水中也發(fā)現(xiàn)對SCC有敏感性。

對SCC的敏感性主要與材料兩種物理參數(shù)有關(guān)　硬度和應(yīng)力水平。隨著硬度的增加鋼對SCC的敏感性也增加。通常對用于濕硫化氫環(huán)境的碳鋼壓力容器和管道不考慮SCC，因?yàn)樗鼈兙哂休^低的硬度（強(qiáng)度）。然而，焊接后的焊縫熔合區(qū)和熱影響區(qū)具有高的殘余應(yīng)力。高的殘余拉應(yīng)力與焊縫結(jié)合增加了鋼對SCC的敏感性。焊后熱處理能夠有效地減少殘余應(yīng)力，焊縫熔合區(qū)和熱影響區(qū)的回火（軟化）處理也有同樣的效果。對每英寸厚度在大約1150℉（621℃）下保溫一小時(shí)（Zui少一小時(shí)）的熱處理方法被證明是一種對碳鋼有效的防止腐蝕性開裂的消除應(yīng)力熱處理方法。對低合金鋼有時(shí)需要更高的溫度?？刂朴捕群蜏p少殘余應(yīng)力被認(rèn)為是防止SCC的方法，在NACERP 0472中有詳細(xì)描敘。

2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表H-8中列出了確定碳鋼和低合金鐵素體鋼設(shè)備和管線對硫化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感性所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如果無法確定準(zhǔn)確的工藝參數(shù)，則需咨詢知識豐富的工藝工程師來進(jìn)行預(yù)測。

3、確定環(huán)境苛刻度

如果沒有水存在，則認(rèn)為設(shè)備和管線對SCC沒有敏感性。如果有水存在，則用從表H-8中得出的有關(guān)水中的H2S含量和它的pH值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)再從表H-9中估計(jì)環(huán)境苛刻度（潛在的氫溶解量）。

4、確定對SCC的敏感性

用在表H-9中確定的環(huán)境苛刻度以及在表H-8中得到的有關(guān)Zui大布氏硬度和焊件焊后熱處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從表H-10中確定對SCC的敏感性。按圖H-5中流程來確定硫化物應(yīng)力腐蝕的敏感性。

圖H-5　確定硫化物應(yīng)力腐蝕的敏感性

表H-8　分析硫化物應(yīng)力腐蝕所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

說明

是否存在凝結(jié)水（是或否）

確定設(shè)備和管線中是否有新鮮水存在。不僅要考慮正常操作條件，還要考慮開工、停工及波動的情況等。

水中的H2S含量

確定水中的H2S含量。如果不能容易地得到分析結(jié)果，可以用Petrie&Moore方法（參考資料2）來估算。

水的pH值

確定水的pH值。如果不能容易地得到分析結(jié)果，則由一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝工程師來估計(jì)。

是否存在氰化物（是或否）

通過樣品和（或）區(qū)域分析確定是否存在氰化物。不僅要考慮正常操作條件，還要考慮開工、停工及波動的情況等。

Zui大布氏硬度

確定設(shè)備和管線焊縫的實(shí)測Zui大布氏硬度。如果實(shí)際布氏硬度無法測定，則按照制造時(shí)的Zui大布氏硬度來確定。

是否經(jīng)過PWHT（是或否）

確定設(shè)備和管線焊縫是否經(jīng)過焊后熱處理。

表H-9　環(huán)境苛刻度

水的pH值

水的H2S含量

＜50ppm

50～1000ppm

1000～10000ppm

＞10000ppm

＜5.5

低

中

高

高

5.5-7.5

低

中

7.6-8.3

8.4-8.9

＞9.0

表H-10　SCC敏感度

環(huán)境苛刻度

焊接時(shí)焊縫Zui大布氏硬度

PWHT后Zui大布氏硬度

＜200

200-237

＞237

＜200

200-237

＞237

高

低

中

高

無

低

中

中

無

低

低

無

2、在硫化氫條件下的氫致開裂和定向應(yīng)力氫誘導(dǎo)開裂（HIC/SOHIC-H2S）

2.1　概述

氫致開裂可以定義為金屬內(nèi)部不同平面上或金屬表面的鄰近的氫鼓泡的相互連接而逐步形成的內(nèi)部開裂。形成HIC不需要有外部作用壓力。開裂的驅(qū)動力是由于氫鼓泡內(nèi)部壓力的累積而在氫鼓泡周圍形成的高壓。在這些高壓區(qū)之間不同的平面上的鼓泡相互連接，從而導(dǎo)致剛才內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。

鼓泡內(nèi)壓力的累積與鋼材中氫的固溶量有關(guān)。鋼中氫的來源是鋼與濕硫化氫反應(yīng)產(chǎn)生的。在這個(gè)反應(yīng)中必需有水的存在，氫的固溶量與兩個(gè)環(huán)境參數(shù)有關(guān)　pH值和水中的H2S含量。典型地，人們發(fā)現(xiàn)鋼中氫的固溶量在pH值接近中性的溶液中Zui低，而在pH值較低和較高的溶液中增加。在較低pH值中的腐蝕原因是因?yàn)镠2S，反之在高pH值中腐蝕是因?yàn)楦邼舛鹊亩蚧镫x子。在高pH值溶液中存在氰化物能夠加劇氫滲透到鋼材中。目前已知?dú)錆B透隨H2S含量（例如H2S在氣相中的分壓，或液相中的H2S含量）的增加而增大。含有50ppm H2S這樣小濃度的水也發(fā)現(xiàn)足以引起HIC。

氫鼓泡是鋼中的一些平坦的、充滿氫的、不連續(xù)的孔洞（如：氣孔、夾雜、分層、硫化物夾雜）。鼓泡經(jīng)常產(chǎn)生在軋制厚鋼板中，特別是那些由于硫化物夾雜被拉伸后而產(chǎn)生的帶狀微觀結(jié)構(gòu)。由于氫鼓泡而引起的對HIC的敏感性主要與厚鋼板的質(zhì)量有關(guān)，也就是鋼板中夾雜物不連續(xù)的數(shù)量、面積、和形狀。對此，鋼中的硫含量是關(guān)鍵的材料參數(shù)。降低鋼的硫含量可以減輕鋼對氫鼓泡和對HIC的敏感性。加入鈣來控制硫化物形式一般來說是有利的。

SOHIC可定義為大量的小的鼓泡由于氫致開裂在局部的高拉應(yīng)力作用下在鋼板厚度方向上的聯(lián)合。SOHIC是HIC的一個(gè)特別形式，經(jīng)常出現(xiàn)在母材的焊縫和熱影響區(qū)附近，因?yàn)樵趬毫ψ饔茫▉碜詢?nèi)部的壓力）和焊后殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用下，在此處產(chǎn)生了Zui大的應(yīng)力。由于HIC厚鋼板的質(zhì)量是對SOHIC敏感性的關(guān)鍵參數(shù)。另外，通過PWHT可以減輕SOHIC的產(chǎn)生和強(qiáng)度，但不能消除它。應(yīng)力作用的水平也影響著SOHIC的發(fā)生和強(qiáng)度。HIC/SOHIC板材制品中出現(xiàn)得較為突出，但曾經(jīng)有少數(shù)報(bào)道在管材中也有類似現(xiàn)象，通常在那些輸送氫的較為苛刻的環(huán)境中。

2.2　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表H-11中列出的是預(yù)測碳鋼設(shè)備和管線對HIC/SOHIC敏感性所需的數(shù)據(jù)。如果無法得知準(zhǔn)確的工藝參數(shù)，則需請知識淵博的工藝工程師來獲得的估計(jì)。如果鋼板中的硫含量不知道，則需請知識淵博的材料工程師來估計(jì)鋼的質(zhì)量。

表H-11　分析HIC/SOHIC-H2S所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

說明

是否有水存在（是或否）

確定設(shè)備和管線中是否存在游離水。不僅在工作條件下，還應(yīng)包括在開工、停工、操作波動等等情況下。

水中是否存在H2S

確定水相中的H2S含量。如果不能容易地得到分析結(jié)果，可以用Petrie&Moore方法（參考資料2）來估算。

水的pH值

確定水的pH值。如果不能容易地得到分析結(jié)果，則由一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝工程師來估計(jì)。

是否有氰化物存在（是或否）

通過樣品和（或）區(qū)域分析確定是否存在氰化物。不僅要考慮正常操作條件，還要考慮開工、停工及波動的情況等。

鋼板中的硫含量

確定制造設(shè)備的剛板的硫含量。這可從設(shè)備的MTR文件中得到。如果沒有，可從ASME或ASME的U—1鋼材列表中查出。

鋼制品的種類（板或管）

確定設(shè)備管線是板材或是管材。大多數(shù)設(shè)備均是用鋼板卷制焊接而成的（如A285、A515、A516等等）。但是某些小直徑設(shè)備是由管件制造的。大多數(shù)的小直徑管是由鋼管和管件制造的（如A105、A234等等），但大多數(shù)的大直徑管（大于16in的管）是由鋼板卷制焊接而成的。

是否進(jìn)行過PWHT（是或否）

確定是否設(shè)備/管線的所有焊件均進(jìn)行了焊后熱處理。

2.3　確定環(huán)境苛刻度

如果沒有水存在，則認(rèn)為設(shè)備和管線對SCC/SOHIC沒有敏感性。如果有水存在，則用從表H-12中得出的有關(guān)水中的H2S含量和它的pH值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)再從表H-13中估計(jì)環(huán)境苛刻度（潛在的氫溶解量）。

*如果有氰化物存在，在pH＞8.3和H2S濃度大于1000ppm時(shí)SCC的敏感性將增大。

2.4　確定設(shè)備HIC/SOHIC的敏感性

對于用鋼板焊接或卷制而成的設(shè)備和大直徑管線，用從表H-12中確定的環(huán)境苛刻度和表H-11中列出的關(guān)于鋼板中硫化物含量和焊后熱處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從表H-13中確定HIC/SOHIC的敏感性。小直徑的設(shè)備和管線通常被認(rèn)為HIC/SOHIC敏感性較低，除非在它沒有進(jìn)行過焊后熱處理并暴露在高苛刻度環(huán)境的情況外。此情況下應(yīng)認(rèn)為它具有中等敏感性。圖H-6是確定對HIC/SOHIC敏感性的步驟流程圖。

表H-12　環(huán)境苛刻程度

水的pH值

H2S濃度

＜50ppm

50-1000ppm

1000-10000ppm

＞10000ppm

＜50ppm

＜5.5

5.5-7.5

7.6-8.3

8.4-8.9

＞9.0

低

低

中

中

高

中a

高a

高

低

如果有氰化物存在且當(dāng)pH值＞8.3和H2S濃度高于1000ppm時(shí)將對SCC的敏感性增加一個(gè)等級。

表H-13　HIC/SOHIC的敏感性

環(huán)境劣度

高硫鋼a

S＞0.01%

低硫鋼b

S＝0.002-0.01%

超低硫鋼c

S ＜0.002

焊后熱處理

焊接

焊后熱處理

焊接

焊后熱處理

高

高

高

高

高

中

無

低

b．典型地包括A70、A201、A212、A285、A515和1990年以前的大多數(shù)A516。

a．典型地包括20世紀(jì)80年代的早期添加了鈣的A516（HIC）鋼。

C．典型地包括20世紀(jì)90年代的后期A516（HIC）鋼。