SSC及HIC实验专项方案选择.doc

SSC+HIC标准试验方法选择和应用浙江容大川检测技术服务，专业腐蚀检测中心，权威有资质检测汇报，需要请联络。伴随高硫高酸原油加工量增加，硫化氢对设备腐蚀也愈加严重，已成为石化行业较为突出问题，尤其是湿H2S应力腐蚀开裂和氢致开裂，所引发事故往往是突发、灾难性。所以，开展H2S腐蚀相关研究对于确保石化设备安全运转和提升石化行业生产效率含有重大理论和实际意义。一、基础性能研究1、输气管线环焊接头抗HIC性能研究氢致裂纹(Hydrogen Induced Cracking，缩写为HIC)，作为一个缺点存在于管线钢及焊缝中，其对输气管线使用性能影响至今尚无全方面认识。但大量研究表明，HIC对钢材常规强度指标影响不大，但对韧性指标影响较大，会使钢材脆性倾向增大。在四川境内含硫化氢酸性输气管线中，已经发觉因HIC引发破裂多起事故，给国家带来了严重经济损失。现在，中国对管线钢正在做比较系统抗HIC性能倾向研究，环焊缝在整条管线中占相当大比重，但中国对其焊接头抗HIC性能研究还基础上处于空白。近几年正值中国天然气管道建设高潮，为确保输气管线环焊缝质量可靠性，开展对输气管线环焊接头抗HIC性能研究是很必需，研究结果直接用于工程实际，为输油输气管线施工建设可提供技术保障。2、输气管道硫化物应力腐蚀（SSC）问题早在40年代末，美国和法国在开发含H2S酸性油气田时，发生了大量硫化物应力腐蚀(Sulfide Stress Corrosion Cracking，简写SSCC或SSC)事故，中国输气管道关键集中在四川省，其中H2S含量偏高，表11统计结果表明：SSC是输气管道最关键失效形式。现在中国输送净化天然气(即含H2S700MPa；用于含有H2S压力容器焊接件接头Sc840MPa。随材料硬度增加，Sc值通常降低。2.4 试验设备原理图图5 三点弯曲试验过程示意图3、氢致开裂试验3.1 裂纹形成氢致开裂(HIC)和SSCC驱动力不一样，HIC不需要像SSCC那样外力，其生成裂纹驱动力是靠进入钢中氢产生气压，当氢气压超出材料屈服强度时便产生变形开裂，裂纹间相互扩展连接形成阶梯型开裂(SWC)。通常情况，H2S腐蚀环境用管线钢和压力容器钢等产品均需做HIC性能检测。3.2 确定对SSC敏感性表H-11中列出是估计碳钢设备和管线对HIC/SOHIC敏感性所需数据。假如无法得悉正确工艺参数，则需请知识渊博工艺工程师来取得最好估量。假如钢板中硫含量不知道，则需请知识渊博材料工程师来估量钢质量。表H-11分析HIC/SOHIC-H2S所需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，还应包含在开工、停工、操作波动等等情况下。水中是否存在H2S确定水相中H2S含量。假如不能轻易地得到分析结果，能够用Petrie&Moore方法（参考资料2）来估算。水pH值确定水pH值。假如不能轻易地得到分析结果，则由一个经验丰富工艺工程师来估量。是否有氰化物存在（是或否）经过样品和（或）区域分析确定是否存在氰化物。不仅要考虑正常操作条件，还要考虑开工、停工及波动情况等。钢板中硫含量确定制造设备刚板硫含量。这可从设备MTR文件中得到。假如没有，可从ASME或ASMEU1钢材列表中查出。钢制品种类（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（如A285、A515、A516等等）。不过一些小直径设备是由管件制造。大多数小直径管是由钢管和管件制造（如A105、A234等等），但大多数大直径管（大于16 in管）是由钢板卷制焊接而成。是否进行过PWHT（是或否）确定是否设备/管线全部焊件均进行了焊后热处理。假如没有水存在，则认为设备和管线对SCC/SOHIC没有敏感性。假如有水存在，则用从表H-12中得出相关水中H2S含量和它pH值基础数据再从表H-13中估量环境苛刻度（潜在氢溶解量）。假如有氰化物存在，在pH8.3和H2S浓度大于1000 ppm时SCC敏感性将增大。对于用钢板焊接或卷制而成设备和大直径管线，用从表H-12中确定环境苛刻度和表H-11中列出相关钢板中硫化物含量和焊后热处理基础数据，从表H-13中确定HIC/SOHIC敏感性。小直径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情况外。此情况下应认为它含有中等敏感性。图5是确定对HIC/SOHIC敏感性步骤步骤图。表H-12环境苛刻程度水pH值H2S浓度50ppm50-1000ppm1000-10000ppm10000ppm50ppm5.55.5-7.57.6-8.38.4-8.99.0低低低低低中低中中中高低中中a高a高中中高a高a低低低低低 假如有氰化物存在且当pH值8.3和H2S浓度高于1000ppm时将对SCC敏感性增加一个等级。表H-13HIC/SOHIC敏感性环境劣度高硫钢aS0.01%低硫钢bS0.002-0.01%超低硫钢cS 0.002焊接焊后热处理焊接焊后热处理焊接焊后热处理高中低高高中高中低高中低中低低中低无低低无a经典地包含20世纪80年代早期添加了钙A516（HIC）钢。b经典地包含A70、A201、A212、A285、A515和1990年以前大多数A516。C经典地包含20世纪90年代后期A516（HIC）钢。图6 确定HIC/SOHIC敏感性3.3 试验样品和溶液样品长100mm，宽20mm，厚度为管壁厚度。管线钢每个试验管管体和焊接接头上各取三个样品。压力容器钢母材试样根据NACETM0284-96标准截取，其焊接样参考管线钢焊接试样方法截取。试验采取NACETM0284-96或GB8650-88标准。两标准全部能够采取饱和H2S人工海水试验溶液，要求通入H2S前试验溶液pH值调至8.1-8.3，试验结束pH 值为4.8-5.4时试验有效。NACE标准还可采取标准A溶液，要求初始pH值为2.70.1，试验结束pH值4.0。图7 HIC试验标件形貌3.4 计算方法及评定HIC性能采取分割法，经过金相显微镜测量每个断面裂纹长度和厚度，然后用裂纹敏感率(CSR)、裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR)三个参数来表示。中国西气东输工程用X70管线钢评定采取ISO383-3：1999(E)标准，CSR2%、CLR15%、CTR5%；欧洲腐蚀协会EFC-16标准要求，CSR1.5%、CLR15%、CTR3%； 炼油厂家提出了更严格标准：CSR0.5%、CLR5.0%、CTR1.5%。三 项目试验方案1、试验取样：恒负荷应力腐蚀试验试样10支；三点弯曲法试样5支；HIC试验试样5支；2、评价试样对SSC和HIC敏感性；3、SSC严格根据NACE TM0177-国际标准，采取：10支试验试样做恒负荷应力腐蚀试验，试验时间720小时；5支试样做三点弯曲法试验，试验时间720小时； HIC试验严格根据NACE TM0284-，5支试样做HIC腐蚀试验，试验时间96小时；4、根据NACE TM0177-和NACE TM0284-做试样力学性能分析和晶相试验；5、经过试验数据做理论分析，论证试样力学结构和焊缝评定。四、项目经费（见下页）SSC及HIC标准试验科技项目经费预算表 单位：万元序号项目分类预算小 计1试验及材料费样品及试样取样费（20个标件）232恒负荷应力腐蚀试验（10个标件，720小时）10三点弯曲法试验（5个标件，720小时）5HIC腐蚀试验（5个标件，96小时）5试样晶相试验2试验设备耗材及损耗82燃料动力消花费113科研设备费4其它直接费工程作业费）6.5现场处理费（热处理加工、晶相磨片）1条件配套费技术配套费1技术服务费3办公费会议费业务招待费差旅费1会议评审费出版印刷费0.5其它（其它及不可预见）5人员费1.51.56管理费1.81.8合 计42.8财务部门审核意见（公章）说明：1、试验设备耗材及损耗：恒负荷应力试验套筒试验后会发生腐蚀，对下次试验将造成安全隐患，损耗大必需更换。