硫化物应力腐蚀开裂.docx

H.7硫化物应力腐蚀开裂（SSCH.7.1概述对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S,反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中目前已知钢材对SCC的敏感性随HS含量（例如HS在气相中的分压，或液相中的HS含量）的增加而增大HS含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性对SCO的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC因为它们具有较低的硬度（强度）然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果对每英寸厚度在大约1150T（621C）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。

对低合金钢有时需要更高的温度控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACERP0472中有详细描叙H.7.2基础数据表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测H.7.3确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）H.7.4确定对SCC的敏感性用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性按图H-5中流程来确定硫化物应力腐蚀的敏感性无軾感肚Tes用表HT嘲主术中水的PR值pwir_,?FITEl+¥图H-5确定硫化物应力腐蚀的敏感性表H-8分析硫化物应力腐蚀所需的基础数据基础数据说明是否存在凝结水（是或否）确定设备和管线中是否有新鲜水存在不仅要考虑正常操作水中的H2S含量水的pH值条件，还要考虑开工、停工及波动的情况等确定水中的H2S含量如果不能容易地得到分析结果，可以用Petrie&Moore方法（参考资料2）来估算。

确定水的pH值如果不能容易地得到分析结果，则由一个经验丰富的工艺工程师来估计是否存在氰化物（是或否）通过样品和（或）区域分析确定是否存在氰化物不仅要考最大布氏硬度虑正常操作条件，还要考虑开工、停工及波动的情况等确定设备和管线焊缝的实测最大布氏硬度如果实际布氏硬是否经过PWH（是或否）度无法测定，则按照制造时的最大布氏硬度来确定确定设备和管线焊缝是否经过焊后热处理水的H2S含量水的pH值V50ppm>50〜1000ppm1000〜10000ppm—小10000ppm表H-9环境苛刻度V5.57.58.38.4-8.9>9.0氐氐氐氐氐/I/I/I/I/I中低中中中高低中中高表H-10SCC®感度焊接时焊缝最大布氏硬度环境苛刻度V200200-237>237V200200-237>237高低中高无低中中低中高无无低低低低中无无无PWHT后最大布氏硬度H.8在硫化氢条件下的氢致开裂和定向应力氢诱导开裂（HIC/SOHIC-H2S）H.8.1概述氢致开裂可以定义为金属内部不同平面上或金属表面的邻近的氢鼓泡的相互连接而逐步形成的内部开裂形成HIC不需要有外部作用压力开裂的驱动力是由于氢鼓泡内部压力的累积而在氢鼓泡周围形成的高压。

在这些高压区之间不同的平面上的鼓泡相互连接，从而导致刚才内部裂纹的产生和发展鼓泡内压力的累积与钢材中氢的固溶量有关钢中氢的来源是钢与湿硫化氢反应产生的在这个反应中必需有水的存在，氢的固溶量与两个环境参数有关pH值和水中的H2S含量典型地，人们发现钢中氢的固溶量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中增加在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二硫化物离子在高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中目前已知氢渗透随H2S含量（例如HS在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大含有50ppmH2S这样小浓度的水也发现足以引起HIC氢鼓泡是钢中的一些平坦的、充满氢的、不连续的孔洞（如：气孔、夹杂、分层、硫化物夹杂）鼓泡经常产生在轧制厚钢板中，特别是那些由于硫化物夹杂被拉伸后而产生的带状微观结构由于氢鼓泡而引起的对HIC的敏感性主要与厚钢板的质量有关，也就是钢板中夹杂物不连续的数量、面积、和形状对此，钢中的硫含量是关键的材料参数降低钢的硫含量可以减轻钢对氢鼓泡和对HIC的敏感性加入钙来控制硫化物形式一般来说是有利的SOHIC可定义为大量的小的鼓泡由于氢致开裂在局部的高拉应力作用下在钢板厚度方向上的联合。

SOHIC是HIC的一个特别形式，经常出现在母材的焊缝和热影响区附近，因为在压力作用（来自内部的压力）和焊后残余应力的联合作用下，在此处产生了最大的应力由于HIC厚钢板的质量是对SOHIC敏感性的关键参数另外，通过PWH■可以减轻SOHIC的产生和强度，但不能消除它应力作用的水平也影响着SOHIC的发生和强度HIC/SOHIC板材制品中出现得较为突出，但曾经有少数报道在管材中也有类似现象，通常在那些输送氢的较为苛刻的环境中H.8.2基础数据表H-11中列出的是预测碳钢设备和管线对HIC/SOHIC敏感性所需的数据如果无法得知准确的工艺参数，则需请知识渊博的工艺工程师来获得最佳的估计如果钢板中的硫含量不知道，则需请知识渊博的材料工程师来估计钢的质量表H-11分析HIC/SOHIC-H2S所需的基础数据基础数据说明是否有水存在（是或否）确定设备和管线中是否存在游离水不仅在工作条件下，还应包括在开工、停工、操作波动等等情况下水中是否存在“s确定水相中的HS含量如果不能容易地得到分析结果，可以用Petrie&Moore方法（参考资料2）来估算水的pH值确定水的pH值如果不能容易地得到分析结果，则由一个经验丰富的工艺工程师来估计。

是否有氰化物存在（是或通过样品和（或）区域分析确疋是否存在氰化物不仅要考否）虑正常操作条件，还要考虑开工、停工及波动的情况等钢板中的硫含量确定制造设备的刚板的硫含量这可从设备的MTF文件中得至薦如果没有，可从ASME或ASME勺U—1钢材列表中查出钢制品的种类（板或管）确定设备管线是板材或是管材大多数设备均是用钢板卷制焊接而成的（如A285A515、A516等等）但是某些小直径设备是由管件制造的大多数的小直径管是由钢管和管件制造的（如A105、A234等等），但大多数的大直径管（大于16in的管）是由钢板卷制焊接而成的是否进行过PWHT是或否）:确定是否设备/管线的所有焊件均进行了焊后热处理H.8.3确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC/SOHIC没有敏感性如果有水存在，则用从表H-12中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-13中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）如果有氰化物存在，在pH>8.3和H2S浓度大于1000ppm时SCC的敏感性将增大H.8.4确定设备HIC/SOHIC的敏感性对于用钢板焊接或卷制而成的设备和大直径管线，用从表H-12中确定的环境苛刻度和表H-11中列出的关于钢板中硫化物含量和焊后热处理的基础数据，从表H-13中确定HIC/SOHIC的敏感性。

小直径的设备和管线通常被认为HIC/SOHIC敏感性较低，除非在它没有进行过焊后热处理并暴露在高苛刻度环境的情况外此情况下应认为它具有中等敏感性图H-6是确定对HIC/SOHIC敏感性的步骤流程图表H-12环境苛刻程度H2S浓度水的pH值V50ppm50-1000ppm1000-10000ppm>10000ppmV50ppmV5.5低中高高低5.5-7.5低低低中低7.6-8.3低中中中低8.4-8.9低中中a高a低>9.0低中高a高a低如果有氰化物存在且当pH值〉8.3和HS浓度高于lOOOppm时将对SCC勺敏感性增加一个等级表H-13HIC/SOHIC的敏感性环境劣度咼硫钢aS>0.01%低硫钢bS=0.002-0.01%超低硫钢cSV0.002焊接焊后热处理焊接焊后热处理焊接焊后热处理高高高高中中低中高中中低低低低中低低低无无b.典型地包括A70、A201、A212、A285A515和1990年以前的大多数A516a.典型地包括20世纪80年代的早期添加了钙的A516（HIC）钢C.典型地包括20世纪90年代的后期A516（HIC）钢/蹴铀.t图H-6确定HIC/SOHIC的敏感性11关于SSCC问题的问答2001年1月，中国石化科技开发部邀请英国壳牌石油公司材料专家霍普金申（音译）在南京就高S原油加工过程中硫腐蚀及防护选材准则”做了讲座。

由于国情不同和国外专家有所保留，这篇资料的有些内容不太全面注：问----中石化各公司代表提问答----霍普金申问89:加氢装置硫化氢腐蚀开裂和氢鼓泡的重点部位？答在硫化氢和水共存的部位都发生湿硫化氢应力腐蚀问90：是否在pH<5时才会发生硫化氢应力腐蚀？答不是，在pH的任何范围内都会发生应力腐蚀加氢裂化注胺，pH9~12仍会发生硫化氢应力腐蚀，这是H?S和CI-对奥氏体的破坏，不依赖于pH，但有时在开裂尖端的pH小于7问91:谈谈16Mn钢的使用答用在硫化氢的环境下，钢中夹带S容易导致硫化氢开裂分馏塔内1%~2%的H2S问题不大，但是分馏炉则不行问21：压力容器检测用荧光粉针对H?S、湿H?S环境下检查压力容器检查什么内容，周期如何？答湿荧光粉，第一次检查无裂纹可5年每次，如果发现裂纹，则需要频繁检查问22：在H2S环境下，用CS材质，H2S浓度一般不超多少？答小于50ppm，大于则要检查问23:低强度合金钢在H2S环境下的H2S浓度要求？答焊后处理得好，可耐浓度高些，主要是检查焊缝，但在H2S环境下不得打硬度，不得动焊缝H2S应力腐蚀有一个临界温度，Cr9Mo、Cr5Mo在500~600°F以上，CS在500~600°以下。

问49:同时存在硫化氢和氯离子，怎么办？答硫化氢腐蚀发生在碱性溶液，氯离子在这样的环境中不腐蚀氯离子在酸性溶液中腐蚀，而硫化氢在酸性溶液中不腐蚀HIC大多发生在酸性条件下，在碱性条件下也发生酸性条件下氯离子对SS有腐蚀，碱性条件下氯离子不会对316腐蚀问63：微量硫化氢会造成球罐产生裂纹吗？答热处理过的球罐再存液化气是，对S含量要求小于50ppm否则要用涂料问64：球罐的大型化？答8000方要用合金钢的话，强度高，应力水平高对H?S的风险大，尽量不用。