Выбор материалов для сосудов под давлением при коррозии под действием сероводорода

Thread Content

I. Определение среды коррозии под действием влажного водорода сульфида. Стандарт MR 0103—2005 Ассоциации инженеров по проблемам коррозии США (NAcE) «Материалы, устойчивые к коррозии под действием напряженно-статического разрыва в агрессивной среде нефтепереработки» дает следующее определение: Среда считается средой коррозии под действием влажного H2S, если в жидкости, с которой вступает в контакт резервуар, присутствует свободная вода, и выполняется хотя бы одно из следующих условий: (1) Концентрация растворенного в свободной воде H2S превышает 50 мг/л； (2) pH свободной воды меньше 4,0, и в ней растворен H2S ； (3) pH свободной воды > 7,6, причем в воде содержится 20 мг/л растворенного цианистого водорода (HCN), а также некоторое количество растворенного H2S. (4) Давление H2S в газовой фазе (абсолютное давление) превышает 0,3 кПа. Классификация среды коррозии под действием влажного H2S: в зависимости от механизма коррозии среда коррозии под действием влажного H2S делится на класс I и класс II. Среда коррозии H2S во влажных условиях II класса (HB, HIC и SOHIC): Среда считается средой коррозии H2S во влажных условиях II класса, когда рабочая температура резервуара находится в диапазоне от комнатной температуры до 150°C и выполняется хотя бы одно из следующих условий: (1) высокая активность водорода, образующегося в результате влажной коррозии ； (2) Концентрация H2S в воде превышает 2000 мг/л, а значение pH превышает 7,6 ； (3) Концентрация H2S в воде превышает 50 мг/л, при этом значение pH меньше 4,0 ； (4) pH свободной воды превышает 7,6, содержание HCN или цианидов в воде превышает 20 мг/л, кроме того, в воде присутствует H2S. Среда коррозии H2S во влажных условиях класса I (SSC): Среда, при которой происходит коррозия под действием H2S во влажных условиях, не соответствует критериям класса II; такая среда называется средой коррозии H2S во влажных условиях класса I. II. Общие принципы выбора материалов: При выборе и оценке материалов, используемых в оборудовании, спроектированном с учетом критериев эластичности, можно опираться на материалы, уже прошедшие проверку в соответствии со стандартами ISO 15156-2 (GB/T20972.2) и ISO 15156-3 (GB/T20972.3), либо NACE MR0175-2003. В этих стандартах указаны условия окружающей среды, при которых можно избежать коррозии под действием напряжений. Материалы можно выбирать в соответствии с требованиями соответствующих стандартов только при соблюдении этих условий ； Если эти условия не соблюдаются, необходимо провести испытания HIC и SSC для соответствия соответствующим стандартам. III. Условия освобождения углеродистой стали, низколегированной стали и чугуна от испытаний на SSC и HIC
1. Материал должен поставляться в одном из следующих состояний: горячекатаный (только для углеродистой стали), отжатый, закаленный, закаленный с отжигом, закаленный, аустенизированный, закаленный с отжигом, аустенизированный, закаленный с отжигом.
2. Твердость материала не должна превышать 22 HRC, а содержание никеля — 1,0% ； S≤0,003%, P≤0,010%. 3. Прочность материала на сжатие должна быть менее 355 МПа. 4. Прочность материала на растяжение должна быть менее 630 МПа. 5. Ограничения по углеродному эквиваленту: для низкосодержащих углерода и углеродно-марганцевых сталей: CE≤0,43; CE = C + Mn/6. Для низколегированных сталей: CE≤0,45; CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15. 6. При толщине более 12 мм необходимо проводить ультразвуковую диагностику каждой детали отдельно. 7. Твердость швов и зон, подвергшихся тепловому воздействию, не должна превышать 22 HRC. 8. Запрещается делать любые маркировки на поверхности материала. 9. После сварки необходимо провести термообработку для устранения напряжений в материале. IV. Условия, при которых аустенитные нержавеющие стали освобождаются от необходимости прохождения испытаний SSC и HIC: 1. Ограничения по химическому составу. 2. Необходимо провести процедуру закалки или стабилизационной термообработки. 3. Запрещается использовать холодную обработку для улучшения механических свойств материала. 4. Твердость сырья, швов и зон, подвергшихся тепловому воздействию, не должна превышать 22 HRC. 5. Ограничения, связанные с условиями окружающей среды. Испытание HIC проводится в соответствии со стандартом NACE ETM0284–2016; обычно используется раствор типа A. Требуемое значение: CLR≤5% ； CTR≤1,5% ； CSR≤0,5%, где: CLR — коэффициент длины трещины ； Соотношение толщины при разрыве CTR ； Чувствительность к трещинованию при CSR выше, чем при тесте SSC – тесте на устойчивость основного материала к трещинованию под действием сульфидных напряжений. Обычно для проведения этого теста используется стандарт NACE TM0177-2016. Конкретные требования следующие: из каждой партии кованых деталей берется набор образцов с наивыскими значениями σb или HB; из каждой партии стальных листов также берется набор образцов для тестирования. Условием успешного прохождения теста является наличие порогового напряжения σth ≥ 247 МПа. Испытания на устойчивость сварных соединений классов A, B и D к разрыву под действием сульфидного напряжения проводятся путем отбора набора образцов с пробных пластин, используемых для оценки сварочного процесса; при этом пороговое напряжение σth ≥ 247 МПа считается приемлемым значением