贺飞-湿硫化氢腐蚀环境下的压力容器腐蚀形式与选材.pptVIP

CHINA PETROLEUM ENGINEERING CONSTRUCTION CORP. DALIAN DESIGN BRANCH CHINA PETROLEUM ENGINEERING CONSTRUCTION CORP. DALIAN DESIGN BRANCH CHINA PETROLEUM ENGINEERING CONSTRUCTION CORP. DALIAN DESIGN BRANCH 中国石油工程建设公司大连设计分公司 湿硫化氢腐蚀环境下压力容器 腐蚀形式与选材 2013年5月22日 中国石油工程建设公司 中国石油工程建设公司（CPECC）隶属于中国石油天然气集团公司。 专门从事石油工程设计、制造、施工和工程总承包的专业公司 。 具备设计、采购、制造、施工一体化全功能。 提供大型石油工程项目前期咨询、可行性研究、环评安评、勘察测量、设计、采购、施工、制造、监理、试运投产和运行维修等各项服务和项目总承包服务。 石化企业全厂总体设计 炼油装置设计 节能减排环保装置 中国石油工程建设公司大连设计分公司 储运设施设计 工程总承包 主 要 内 容 2 湿硫化氢腐蚀环境的定义及现象 1 湿硫化氢腐蚀环境的研究背景 3 硫化氢的腐蚀开裂机理 4 湿硫化氢腐蚀环境中的开裂形式 5 湿硫化氢腐蚀的影响因素 6 湿硫化氢腐蚀环境中的选材原则 H2S是石油化工行业中比较常见的气体，因H2S的存在而导致压力容器 破坏的事故是比较多的，占腐蚀开裂的失效设备的25%~30% 。 石油加工过程中的硫化氢主要来源于含硫原油中的有机硫化物如硫醇和硫醚，这些有机硫化物在原油加工过程中受热会转化分解出相应的硫化氢。 当H2S与水或含水物质在露点以下共存时，会对金属材料产生腐蚀破坏作用。 其后果轻则污染环境，重则危及人身安全。因而在具有H2S介质存在的条件下，对压力容器的设计必须认真对待。 1、湿硫化氢腐蚀环境的研究背景 游离水中溶解的H2S浓度大于50mg/L ； 游离水的PH值小于4.0，且溶有H2S； 游离水中氰氢酸（HCN）含量大于20mg/L并溶有H2S； 气相中的H2S分压（绝）大于0.3kPa。 2、湿硫化氢腐蚀环境的定义及现象 定义 现象 腐蚀开裂的产生因素较为复杂，还未有统一的见解，目前解释的机理较多，但可以从能量和过程两个大的方面去归纳这些机理，前者涉及到开裂的推动力和阻力两个方面，后者涉及到氢的运输和富集。可将现有的机理分为三大类： 推动力理论：化学反应所形成的气体和沉淀反应析出的氢气团及氢气内压， 氢致马氏体相变的相变应力，都可以与外加的或残余应力叠加，引起开裂； (b) 阻力理论：氢引起的相变产物，氢化物，固溶氢引起的结合能及表面能下降，都可降低开裂的阻力，促进开裂； (c) 过程理论：氢在三向应力梯度下的扩散和富集，表面膜对氢渗入和渗出的影响，氢在金属内部缺陷的陷入和跃出，氢对开裂纹尖端塑性区的影响等，都是从过程的分析来阐明的。 3、湿硫化氢的腐蚀开裂机理 HIC—在氢分压的作用下,不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接,形成阶梯状特征的内部裂纹称为氢诱导开裂,裂纹也可扩展到金属表面。 SSCC—湿硫化氢环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部,固溶于晶格中,使钢材的脆性增加,在外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂,称为硫化氢应力腐蚀开裂。 4、湿硫化氢腐蚀环境中的开裂形式 氢鼓泡 应力腐蚀开裂 组织的影响— 淬火后高温回火获得均匀分布的细小球状碳化物的金相组织, 抗硫化氢腐蚀的能力优于正火后回火的金相组织。 如图所示，正火+回火试样，碳化物球化率低，有较多的成平行束状的碳化物，这样吸氢就会较多，而淬火+高温回火时，虽然碳化物也是较多的，但是碳化物组织的球化率较高，球化率高说明碳化物失去共格性不易吸氢，且组织分布均匀，因此具有较好的抗硫化氢腐蚀开裂性能。 5、湿硫化氢腐蚀的影响因素 正火+回火组织 淬火+高温回火组织 注：0.2%C-0.8Mn-0.3Si-0.04Nb钢 化学成分的影响—要尽量减少S、P含量以实现洁净化 ；Mn具有很强的固溶强化作用，但锰元素容易形成Mn偏析以及MnS，从而降低抗硫化氢腐蚀能力 。 5、湿硫化氢腐蚀的影响因素 正火组织 淬火+高温回火组织 注：0.1%C-0.8Mn-0.3Si-0.04Nb钢 NbC Nb析出物的透射照片 Nb析出物的能谱分析 化学成分的影响— Mo、 V、 Nb 等，可以改变碳化物的形貌, 在提高钢的强度的同时, 对降低硫化物应力腐蚀的敏感性也是有益的。由图可见，Nb的析出物尺寸较小在20nm以下，由于Nb（C,N）尺寸小且与基体非共格，氢不易在其周边富集，因此该类析出相的应