柴油加氢高压空冷器湿硫化氢应力腐蚀开裂分析与改进措施

文章针对某柴油加氢装置在预硫化时高压空冷器管接头发生泄漏的案例,结合生产运行和预硫化两种工况对失效试样进行宏观检查、化学成分分析、金相分析、断口分析和硬度检测,确认空冷器管接头焊缝和管板侧热影响区硬度超标是导致管接头发生湿硫化氢应力腐蚀开裂的主要原因,并得出在预硫化工况下更易发生湿硫化氢应力腐蚀开裂的结论。文章同时对高压空冷器管接头焊接工艺进行了分析并提出了改进措施。

L245A级钢管在湿H_2S环境下的氢致开裂(HIC)与硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究

管线钢在湿H2S环境下运行必须考虑其抗氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能,因此,在确保L245A级钢管力学性能合格的前提下,根据NACETM0284—2003和NACETM0177—2005标准,按照L245A级钢管及焊缝所处的不同介质浓度和运行压力设计了8组试验。通过降低介质浓度和运行压力对L245A级钢管在湿硫化氢环境下的抗氢致开裂性能和硫化物应力腐蚀开裂性能(SSCC)进行了试验评定;通过4组试验得出:L245A级钢管在标准湿H2S环境下不会产生氢致开裂,发生硫化物应力腐蚀开裂,在设计条件和工作条件下不发生应力腐蚀开裂的结论。同时笔者对管道在湿H2S环境下的安全运行提出了建议。

微观组织结构对镍基825合金力学性能和硫化物应力腐蚀开裂的影响

目的揭示微观组织结构对镍基825合金硫化物应力腐蚀开裂的影响规律及机理。方法利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)分析了2种镍基825合金的金相组织、夹杂物种类及等级、晶界类型以及残余应变和晶粒尺寸分布。通过显微维氏硬度计评价了合金的力学性能,同时采用氢微印、动态充氢慢应变速率拉伸试验和三点弯曲试验,评估了合金的氢脆倾向和硫化物应力腐蚀开裂敏感性。结果2种镍基825合金的夹杂物均以B类和D类Ti N为主。2种合金中B类夹杂物均以晶界分布为主,D类夹杂物在合金1#中集中分布,在合金2#中随机分布。合金1#中B类夹杂物等级为0.91,D类夹杂物等级为1.4,合金2#中2种夹杂物等级分别为0.54和1.33。氢微印试验发现氢在合金1#的晶内、晶界处均大面积存在,而在合金2#中则分布稀疏。EBSD发现2种合金均为等轴奥氏体,合金1#晶粒尺寸稍大,晶界以随机大角度晶界为主且存在较高的残余应变集中,而合金2#晶粒细小且尺寸分布更均匀,随机大角度晶界和低Σ界面为其主要晶界类型,残余应变分布均匀。合金1#的硬度为184.67HV,屈服强度为285.30 MPa,而合金2#的硬度和屈服强度分别为207.75HV和300.03 MPa。在动态充氢慢应变速率拉伸试验中,2种合金均出现了氢脆倾向,合金1#的断裂延伸率降低了2.6%,而合金2#只降低了1.6%。三点弯曲试验中合金1#表面发生严重均匀腐蚀,出现了以穿晶为主的宏观裂纹,裂纹萌生部位的基体元素显著降低,在其周围还发现了夹杂物及其脱落留下的微孔,而合金2#表面仍有金属光泽,只有微米级的裂纹萌生于应力集中处。结论大量夹杂物的存在降低了合金1#的屈服强度并导致晶界残余应变集中,同时作为有效氢陷阱增加了镍基825合金硫化物应力腐蚀开裂的敏感性。此外,夹杂物与金属基体之间形成微电偶,促进周围金属阳极溶解,进一步增加了合金的开裂敏感性。

显微组织对管线钢硫化物应力腐蚀开裂的影响

研究了不同显微组织管线钢的抗硫化物应力腐蚀开裂（ＳＳＣＣ）行为．结果表明，细小针状铁素体为主的显微组织抗ＳＳＣＣ性能最佳，超细铁素体的显微组织次之，（铁素体＋珠光体）的显微组织最差．分析表明，氢脆是高强度管线钢在ＳＳＣＣ中的主要破坏形式；针状铁素体为主的显微组织，其内部的高密度缠结位错和弥散析出的碳氮化物起到了强烈的氢陷阱作用，表现出最佳的抗ＳＳＣＣ性能.

16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究

采用恒应变和慢应变速率拉伸实验的方法,研究了16Mn(HIC)和16Mn钢母材、焊缝在H2S环境中应力腐蚀开裂.结果表明两种材料在酸性H2S介质中均发生穿晶型硫化物应力腐蚀开裂(SSCC);与16Mn钢相比,16Mn(HIC)钢有更好的抗SSCC性能,钢中的C,Mn,P和S的含量降低有利于提高钢的抗SSCC性能.焊缝及热影响区在焊接过程中,产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,降低了焊缝的抗SSCC能力.但是,通过焊后热处理可以适当提高焊缝的抗SSCC能力.

X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂行为研究

用三点弯曲方法及SEM、TEM等手段研究了不同组织类型的X70级管线钢硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为。结果表明,显微组织以均匀细小的针状铁素体为主的管线钢具有优良的抗SSCC性能;这主要是源于针状铁素体内高密度缠结的位错和碳氮化物在位错网络上的沉淀析出起到了强烈的氢陷阱作用。

X80级管线钢硫化物应力腐蚀开裂研究

采用NACE三点弯曲方法,通过SEM、TEM等手段研究了两种成分的X80级管线钢的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为。腐蚀介质为CH3COOH(0.5%)+去离子水(99.5%)+通入饱和H2S气体(纯度99.9%以上),试验溶液温度保持在(25±3)℃,试验时间200h。结果表明,添加合金元素Cu,Ni的材料的临界应力值(Sc)超过1390MPa,而未添加Cu,Ni的材料的临界应力值仅为770MPa。添加合金元素Cu,Ni可以获得细小均匀的针状铁素体组织,大量晶粒承受氢压,可以显著提高材料的临界应力值(Sc),从而提高了材料抗SSCC的性能。针状铁素体内高密度缠结的位错和微合金元素的碳氮化物在位错网络上的沉淀析出,起到了强烈的氢陷阱作用,是针状铁素体具有良好抗SSCC性能的主要原因之一。

高强钢硫化物应力腐蚀开裂及防范

系统的综述了高强钢化工设备硫化物应力腐蚀开裂机理及常规的影响因素。在此基础上,分别对现行的一些实验方法进行了论述,并且对其优缺点进行了比较。通过实例,论述了再制造技术的相关研究方法以及在高强钢应力腐蚀开裂防范、维修中的应用。

X65管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂性能研究

研究了化学成分和轧制工艺不同的4个批次X65管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能,结果表明,应力加载大小对X65管线钢抗SSCC(四点弯曲)腐蚀性能影响较小,试样抗SSCC(四点弯曲)腐蚀性能与其微观组织密切相关。X65管线钢断口存在氢致裂纹,X65管线钢SSCC(四点弯曲)是以阴极氢脆机制为主的应力腐蚀,氢致开裂(HIC)破坏机理占主导作用,影响X65管线钢抗HIC腐蚀性能的因素同样影响其抗SSCC(四点弯曲)腐蚀性能。

油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨

对国内外金属硫化物应力腐蚀开裂试验的标准、评定指标进行了概述及总结,分析了油气输送管用硫化物应力腐蚀开裂试验中试验标准选择时应注意的问题,并参照国内外SSCC试验常用相关标准,建议将NACE TM 0177《含H2S环境中金属抗特定的环境开裂的实验室试验》方法和ASTM G39《弯梁应力腐蚀试验试件的制备和使用的标准方法》相结合,并借鉴ASTM和NACE的做法,采用临界应力值判断和试样外观宏观及微观检测相结合的方法作为评定指标。

抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨

近年来高井深、高温高压和高含硫等苛刻腐蚀环境的油气田相继开发,对高钢级油套管需求日益增加。然而抗硫化物应力腐蚀试验的钢材强度等级增加会导致抗硫实验中加载的载荷值越来越接近材料的名义屈服强度,应力环系统的细微偏差会导致较大的实验误差。通过试验,分析了应力环在恒载荷试验中存在的主要问题,其中应力环体位移-载荷曲线偏移和附加弯矩(扭矩)是应力环恒载荷结果离散度大的主要原因。为有效解决这些问题,自主研发了带有更精准砝码载荷加载和自动调心装置的六头砝码式恒载荷试验机,经试验证实其试验结果较应力环系统更具稳定性和可靠性。此外,结合恒载荷(A法)和双悬臂梁试验(D法)特点,对油套管抗SSC试验方法给出了合理建议。

O_(2)+H_(2)S工况下抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂研究

随着油气田气举工艺技术广泛应用,管柱断裂失效时常发生,通过分析发现某些油管断裂与O_(2)/H_(2)S共存环境有关。以80SS/90SS/110SS抗硫油套管为试验材料,系统研究了O_(2)/H_(2)S和钢级对抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂(SSC)性能的影响,探讨了O_(2)/H_(2)S对材料抗SSC性能的影响机制。结果表明:O_(2)/H_(2)S工况下抗硫油套管SSC敏感性比单纯H_(2)S工况明显增加,O_(2)会引起溶液pH降低和严重腐蚀减薄,导致抗硫油套管SSC敏感性升高。随着钢级增加SSC敏感性显著升高。

管线钢硫化物应力腐蚀开裂

利用Shell Type法和NACE拉抻试验研究了低碳锰钢的硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）行为，结果表明，存在带关组织，且与外加应力方向平行时右提高SSCC抗力，带关组织的存在还右降低CO_2腐蚀速率，温度升高CO_2腐蚀速率增大，并提出了带关组织影响SSCC和CO_2腐蚀的物理模型。

液化石油气球罐硫化物应力腐蚀开裂分析及防止对策

介绍了G1003LPG球罐3次开罐检查的情况,分析了罐体发生硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)的主要原因,阐述了缺陷修复情况及应注意的问题,并提出了防止硫化物应力腐蚀开裂的措施。

硫化物应力腐蚀开裂试验应力环载荷的测量及标定

硫化物应力腐蚀开裂试验的常用载荷测量方法是通过测量应力环的变形量计算载荷。指出了该方法在标定和测量过程中容易产生较大误差的原因。通过测量对比,证明了采用载荷传感器直接测量载荷的方法可减小误差,更适合作为试验过程中的载荷标定方法。

20钢在不同介质中的硫化物应力腐蚀开裂敏感性

采用慢应变速率试验(SSRT)研究了20钢在不同介质(分别含有不同组合的CH3COOH、NaCl和Na2S2O3混合溶液)中的应力腐蚀开裂行为,并探讨了pH、Cl-和S2O32-对该钢应力腐蚀开裂的影响。结果表明:CH3COOH、NaCl和Na2S2O3均对20钢的应力腐蚀开裂都起促进作用,三者之间还具有协同作用;该钢在10-3 mol·L-1 Na2S2O3+5%NaCl+0.5%CH3COOH溶液中的应力腐蚀开裂敏感性最强。

抗硫化物应力腐蚀开裂试验NACE TM0177 A法的影响因素

通过对样品加工缺陷、溶液除氧情况以及加载过程中扭应力的引入等几个关键环节进行试验分析,明确了各因素对NACE TM0177A法试验结果的影响,并提出了简单有效的解决方法,以期为提高试验水平、确保试验数据准确性提供帮助。

抗硫油套管抗硫化物应力腐蚀开裂性能检测方法的选择与应用

概述了国内外硫化物应力腐蚀开裂(SSC)试验的相关标准及推荐方法的评定指标,结合油气井SSC风险分布、井下油套管的受力情况与抗SSC性能检测的目的,选取了标准拉伸试验法(NACE TM 0177中的A法)作为抗硫油套管抗SSC性能的检测方法,并给出了详细的结果评定方法。以110TS套管为例,利用标准拉伸试验法对其抗SSC性能进行了检测。结果表明:通过标准拉伸法可有效地检测出抗SSC性能不达标的油套管,避免其流入后续的生产环节,引发生产与安全事故。

湿硫化氢环境中的硫化物应力开裂腐蚀分析

阐述了炼油装置湿硫化氢环境中硫化物应力开裂(SSC)腐蚀的环境条件、腐蚀机理、腐蚀因素以及腐蚀危害程度和敏感性的判定方法,并提出如何选材和采取措施来降低湿硫化氢环境中SSC腐蚀风险。

不同硫化物浓度碱性溶液中16Mn钢及热影响区应力腐蚀行为

利用U形弯试样浸泡实验和电化学技术研究了16Mn钢及其模拟热影响区在不同硫化物浓度的碱性(pH=11.7)介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为与机理。结果表明:16Mn钢原始组织、粗晶组织(空冷组织)和硬化组织(淬火组织)在碱性硫化物环境中均能形成保护性腐蚀产物膜、导致电极过程近似呈钝化状态,钝化电流密度依次降低;淬火组织析氢电流密度较高,腐蚀速度较低,长期服役后会造成靠近熔合线部分腐蚀深度大而暴露出残余拉应力区,引起SCC;HAZ中硬化组织、粗晶组织和原始组织在碱性硫化物环境下SCC敏感性逐渐降低,硬化组织具有较明显的SCC敏感性,粗晶组织和原始组织SCC敏感性小;硫化物浓度升高,16Mn钢及其模拟热影响区SCC敏感性增加;16Mn钢焊缝区在碱性硫化物环境中SCC裂纹扩展机制为阳极溶解机制。