腐蚀介绍和酸性环境选材iso_15156-2009分享.ppt

腐蚀介绍酸性环境选材腐蚀介绍酸性环境选材ISO 15156-2009ISO 15156-2009SECOND EDITION SECOND EDITION (ISO 15156/NACE MR0175)(ISO 15156/NACE MR0175) 标准学习标准学习20122012月月说明说明§ §涂涂蓝色蓝色为个人不太确定或理解的内容为个人不太确定或理解的内容§ §涂涂绿色绿色为关键点为关键点§ §素材摘自素材摘自NACE MR 0175NACE MR 0175，尤利格腐蚀手册，，尤利格腐蚀手册， NACE NACE Corrosion Engineer‘s Reference Book (3rd Edition)Corrosion Engineer‘s Reference Book (3rd Edition)等等§ §对于规范中涉及到油气井、钻井、完井、井口、采油树、对于规范中涉及到油气井、钻井、完井、井口、采油树、 矿场设备和矿场处理装置的内容做了删减矿场设备和矿场处理装置的内容做了删减§ §对有些内容仅罗列了关键的点，在设计以及标准使用过程对有些内容仅罗列了关键的点，在设计以及标准使用过程 中仍需要参阅标准中仍需要参阅标准§ §对于有些项目业主会提出不同于该标准的要求，需要参考对于有些项目业主会提出不同于该标准的要求，需要参考 具体的规格书，通常大石油公司都有自己的酸性环境选材具体的规格书，通常大石油公司都有自己的酸性环境选材 规范，其内容可能会存在些许差异，但其原则都是一样的规范，其内容可能会存在些许差异，但其原则都是一样的一一 CRACKING AND CORROSIONCRACKING AND CORROSION§ §CRACKINGCRACKING：开裂，只要有裂纹源，裂纹会扩展，扩展：开裂，只要有裂纹源，裂纹会扩展，扩展 速率有时会很快，速率有时会很快，不能通过增加腐蚀裕量来解决消除，不能通过增加腐蚀裕量来解决消除，在在 含硫化氢的酸性环境中，通常开裂起着主导因素。

该环境含硫化氢的酸性环境中，通常开裂起着主导因素该环境 中中H2SH2S对腐蚀起着主导作用，水是引起腐蚀的必要条件，对腐蚀起着主导作用，水是引起腐蚀的必要条件， CO2CO2存在会促进腐蚀，究其本质也是应力腐蚀，即使在无存在会促进腐蚀，究其本质也是应力腐蚀，即使在无 外加应力情况下也是因氢压引起，详见对外加应力情况下也是因氢压引起，详见对HBHB的分析的分析, ,见下见下 图（图（f f））. .§ §CORROSION:CORROSION:腐蚀，通常所说的腐蚀更倾向于全面腐蚀腐蚀，通常所说的腐蚀更倾向于全面腐蚀 、点蚀等，会产生化学或电化学反应，引起质量损失，可、点蚀等，会产生化学或电化学反应，引起质量损失，可 以通过增加腐蚀裕量来解决以通过增加腐蚀裕量来解决钢暴露于湿钢暴露于湿H2SH2S环境开裂现象环境开裂现象 （摘自尤利格腐蚀手册）（摘自尤利格腐蚀手册）在酸性环境服役的焊接件同时出现的几种氢损伤在酸性环境服役的焊接件同时出现的几种氢损伤§ §HBHB：开始形成的氢原子在钢中扩散并在氢陷阱处致氢鼓泡：开始形成的氢原子在钢中扩散并在氢陷阱处致氢鼓泡 的发生的发生§ §HIC:HIC:是氢鼓泡的一种形式，由是氢鼓泡的一种形式，由平行于钢表面的层状裂纹在平行于钢表面的层状裂纹在 厚度方向上相连接厚度方向上相连接，由个体缺陷连接引起的损伤能导致沿，由个体缺陷连接引起的损伤能导致沿 壁厚方向的迅速穿透。

有文献报道在沙特的酸性气体管线壁厚方向的迅速穿透有文献报道在沙特的酸性气体管线 中，失效发生于启用的数周之内，影响长度约中，失效发生于启用的数周之内，影响长度约10km10km无需 外部应力即可发生外部应力即可发生HICHIC发生三个步骤：发生三个步骤： 氢原子在钢表面的形成和从表面的进入氢原子在钢表面的形成和从表面的进入 氢原子在钢基体中的扩散氢原子在钢基体中的扩散 氢原子在陷阱处的富集，内部压力增加，从而导致裂纹萌氢原子在陷阱处的富集，内部压力增加，从而导致裂纹萌 生和扩展生和扩展§ §SSC:SSC:在有在有水和水和H2SH2S存在的情况下，与腐蚀存在的情况下，与腐蚀和拉应力和拉应力（外（外 应力或残余应力）有关的一种金属开裂，与金属表面、拉应力或残余应力）有关的一种金属开裂，与金属表面、拉 应力方向垂直是氢应力开裂（应力方向垂直是氢应力开裂（HSC)HSC)的一种的一种, ,它与在金属它与在金属 表面的因酸性腐蚀所产生的原子氢引起的金属脆性有关表面的因酸性腐蚀所产生的原子氢引起的金属脆性有关 在硫化物存在时，会促进氢的吸收原子氢能扩散进金属在硫化物存在时，会促进氢的吸收原子氢能扩散进金属 ，降低金属的韧性，增加裂纹敏感性，高强度金属和较硬，降低金属的韧性，增加裂纹敏感性，高强度金属和较硬 的焊缝区更易发生。

的焊缝区更易发生§ §SOHIC:SOHIC:大约与主应力（残余的或外加的大约与主应力（残余的或外加的) )方向垂直的一些方向垂直的一些 交错小裂纹，导致了像梯子一样的，将已有的交错小裂纹，导致了像梯子一样的，将已有的HICHIC裂纹连裂纹连 接起来接起来二 ISO 15156标准概况及组成§ § ISO15156-2009ISO15156-2009（（First edition））————原原ISO ISO 15156/NACE MR0175-2003 15156/NACE MR0175-2003 升版升版 § § 在原在原NACE MR0175NACE MR0175基础上结合基础上结合EFC 16/EFC 17EFC 16/EFC 17形成形成标准由以下三部分组成：标准由以下三部分组成： ØPetroleum and natural gas industries—Materials for use in H2S-containing Environments in oil and gas production— ØPart 1:General principles for selection of cracking- resistant materials ØPart 2:Cracking-resistant carbon and low-alloy steels, and the use of cast irons ØPart 3:Cracking-resistant CRAs corrosion resistant alloys) and other alloys三三 标准术语标准术语§ §SSCSSC( (sulfide stress-cracking) ) 硫化物应力开裂硫化物应力开裂 ØØcracking of metal involving anodic processes of localized cracking of metal involving anodic processes of localized corrosion and tensile stress (residual and/or applied) in corrosion and tensile stress (residual and/or applied) in the presence of the presence of water and H2Swater and H2S （在有水和硫化氢存在的情况下，与腐蚀和拉应力有关的一（在有水和硫化氢存在的情况下，与腐蚀和拉应力有关的一 种金属开裂）种金属开裂）§ §HICHIC（（hydrogen-induced cracking）氢致开裂）氢致开裂 ØØplanar cracking that occurs in carbon and low alloy planar cracking that occurs in carbon and low alloy steels when atomic hydrogen diffuses into the steel and steels when atomic hydrogen diffuses into the steel and then combines to form molecular hydrogen at trap sitesthen combines to form molecular hydrogen at trap sites （为氢原子扩散进钢铁中并在陷阱处结合而成氢分子时所引（为氢原子扩散进钢铁中并在陷阱处结合而成氢分子时所引 起的在碳钢和低合金钢中的平面裂纹）起的在碳钢和低合金钢中的平面裂纹）§ §SOHICSOHIC（（stress-oriented hydrogen-induced cracking）应）应 力导向性氢致开裂力导向性氢致开裂§ §SCCSCC( (stress corrosion cracking) stress corrosion cracking) 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 §HSC（hydrogen stress cracking）氢应力开裂 §SZC（soft-zone cracking）软区开裂 §SWC（Step-wise cracking)阶梯裂纹 §CRA（ Corrosion-resistant alloy)耐蚀合金 §HRC（Rockwell hardness）洛氏硬度 §HBW (Brinell hardness) 布氏硬度 §HV (Vickers hardness) §HZC（Heat-affected zone) 热影响区§ §SOUR SERVICESOUR SERVICE: exposure to oilfield environments that : exposure to oilfield environments that contain sufficient H2S to cause cracking of materials by contain sufficient H2S to cause cracking of materials by the mechanisms addressed by this part of ISO 15156the mechanisms addressed by this part of ISO 15156§ §石油天然气生产以及脱硫装置中处于硫化氢环境中设备的石油天然气生产以及脱硫装置中处于硫化氢环境中设备的 金属材料评定和选择的一般原则、要求和推荐方法金属材料评定和选择的一般原则、要求和推荐方法§ §由硫化氢引起的开裂机理包括：由硫化氢引起的开裂机理包括：SSC SCC HIC SOHIC SSC SCC HIC SOHIC SZCSZC等等§ §适用于按常规弹性准则设计和制造的设备选材，对于按塑适用于按常规弹性准则设计和制造的设备选材，对于按塑 性设计（比如基于应变和极限状态设计）的情况不适合性设计（比如基于应变和极限状态设计）的情况不适合§ §不适用于炼油或下游的加工设备，如考虑需要看到标准不适用于炼油或下游的加工设备，如考虑需要看到标准 NACE MR 0103-2010NACE MR 0103-2010四四 标准适用范围标准适用范围五五 标准使用注意点标准使用注意点§ §标准是石油天然气生产以及脱硫装置中处于标准是石油天然气生产以及脱硫装置中处于H2SH2S环境中设环境中设 备金属材料的评定和选择的一般原则、要求及推荐做法备金属材料的评定和选择的一般原则、要求及推荐做法§ §选择预期合适的使用环境是选择预期合适的使用环境是设备使用者设备使用者的责任，即业主应的责任，即业主应 首先评估材料所接触的环境，指定需要预防的种类，如抗首先评估材料所接触的环境，指定需要预防的种类，如抗 HIC \SSC\SOHICHIC \SSC\SOHIC等，设备制造者根据其指定的种类做出等，设备制。