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316L不锈钢在H2S中工作时的应力腐蚀开裂

通过Della Anggabrata. |的审查,Raghvendra Gopal选择目录
发布日期:2021年5月6日
关键的外卖

除了实验室测试,在确定标准和批准在特定环境条件下使用的材料时,真实的工业经验也是一个重要因素。

应力腐蚀开裂(SCC)裂缝造成的影响拉伸应力以及腐蚀性环境。在最坏的情况下,它可以导致突然失效的正常韧性金属合金,特别是在升高的温度下。(对于介绍本主题,阅读文章导致管道中的应力腐蚀破裂是什么?

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管道应力腐蚀开裂(SCC)事故

在2011年7月的一次事件中,据报道有泄密事件从一个2“直径管到压缩机厂中的压力安全阀。在随后的两天期间也报告了两种类似系列的额外泄漏。图1中的红线显示了位于上游的两个眩光管中的泄漏位置压力安全阀在相邻的压缩列车上。

应力腐蚀开裂,管道损坏图1所示。显示故障位置的工艺示意图。

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每次故障都发生在管弯处焊接在水平截面上。泄漏在顶部管道部分和内部热影响区的焊接。所有失效的部分都被移除以作进一步的研究。

调查压力腐蚀裂解事件

在管道的下半部分发现了黑色沉积物,这表明有液体在这个位置积累。显微镜检查也发现了破解在管道的外表面,包括一个13毫米的发丝裂纹。清洗后用硝酸除去188app彩票在美国,裂缝用肉眼可见。

Macrophotographs显示挂钩开裂主要发生在焊缝和母材上。应力腐蚀开裂具有明显的形态特征晶间裂纹带有一些分支(图2)。

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图2。显示分支的应力腐蚀裂纹的显微照片。图2。显示分支的应力腐蚀裂纹的显微照片。
来源:NASA腐蚀工程实验室


故障的根本原因

浓度硫化氢(H2S)在压缩机放电的闪蒸气体中为约11摩尔.-%(5.5杆部分压力)。它也用水饱和氯化物含量为260 - 900 ppm。正常工作温度为52°C(126°F),该温度位于下方ISO 15156.限制奥氏体不锈钢在氯的存在下。炎热的夏季环境温度和管鳍的污染也加剧了本已恶劣的环境。标准的维护程序是关闭冷却器,用水清洗鳍片,然后用改进的冷却能力重新打开冷却器。然而,在这个过程中,当冷却器关闭时,温度会暂时升高。

了解NACE MR0175和ISO 15156

NACE MR0175ISO 15156.H所用材料的标准是什么2石油和天然气生产中的含余环境,并作为H的阈值限制的推荐发布2以上的预防措施环境开裂被认为是必要的。在2003年的第一次出版物中,限制AISI 316L不锈钢是60°C(140°F),当氯化物超过50ppm。

进行实验室测试后,研究人员认为奥氏体不锈钢的局限性可以扩展到比原来的ISO 15156限制更苛刻的环境。2007年,对AISI 316材料的限制进行了更新,并正式认可了2009年版本的标准。

行业中报告的故障发生在一个环境中被认为是易受目前的ISO 15156限制的环境中,但会被归类为不敏感吗根据最近提出的进一步放宽政策。的大多数报告的失败在4个月后发生,在不同的设施中达到35年的服务。

图3显示并标记了几个报告的失败。这三个颜色区域代表了ISO 15156在其原始形式下强加的限制(颜色1),在2007年和2009年进行了修改颜色(2),以及最近提出的进一步放松政策(颜色3).请注意,在黄色的区域是根据实验室测试允许的。这表明存在差距在实验室测试和行业经验之间。

AISI 316/316L的最大氯化物含量为1000mg /L的工业故障图X.当最大氯化物含量为1000mg /L时,AISI 316/316L的工业故障图。

对于差异的第一种可能的解释是在液体环境中进行实验室测试,而报告的失败发生在气相中。由于蒸发和冷凝的影响,湿蒸气易于氯化物积累。从上述入射中的失败组分的内表面除去的固体含有高浓度的氯化物,超过液体的浓度。

第二个因素是残余应力每个焊缝的情况都不一样。根据焊接参数的不同,焊接试样的测试结果可能有很大的不同。(相关阅读:焊接接头腐蚀的原因及预防.)

第三,奥氏体材料的应力腐蚀开裂需要较长的潜伏期。测试曝光时间可能是一个重要的因素,很难在一个加速试验通常在实验室进行。

最后,焊接件的表面状况,包括是否存在热色调和热影响区,可以对金属的影响耐蚀性.热色调由各种氧化物组成取决于母材和焊件的热历史.不同的氧化物形式有不同的耐腐蚀值。

防止应力腐蚀开裂

焊接时的残余应力可以放心了通过消除应力退火,这也是常用的碳素结构钢.然而,对于奥氏体不锈钢,残余应力的阈值在氯化物环境中非常低。结果,退火或焊接后热处理在含氯化物的环境中,对奥氏体不锈钢效果较差。

可以通过机械工作或处理来引入残留抗压应力抵消焊接过程中产生的拉伸应力。像素一样喷丸加工喷砂处理导致表面压缩应力和有利于控制SCC

合金成分对应力腐蚀开裂的影响

耐氯化物SCC取决于使用的不锈钢类型。奥氏体级不锈钢更容易发生SCC,其抗SCC能力也更强取决于它们的镍含量

镍含量范围为8 - 10 wt%的奥氏体级(例如,304./ 304L和316 / 316L)由于SCC而言更容易出现这种攻击。具有高镍和钼内容的奥氏体等级,如合金20,904L和6%钼超级奥氏体等级相对于SCC优越。

铁素体等级的不锈钢,如430型和444型,也非常耐氯化物SCC。

除了实验室测试,在确定标准、规范限制要求和批准在特定环境条件下使用的材料时,真实的工业经验也是一个重要因素。必须考虑的要点是蒸汽和液体环境之间存在的差异,残余应力的作用,测试持续时间和焊缝表面状况。有了这些考虑,ISO 15156可以通过避免本文中概述的类似事件来提高行业安全。

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Della Anggabrata的头像

Della是一名土木工程师,在咨询业拥有广泛而进步的经验,具有独特的技术技能,结合了民用和岩土工程。她的工作主要侧重于加拿大不列颠哥伦比亚省下大陆的地下基础设施项目。她的一些项目是大直径的水管,水和废水处理厂,卫生用品和土地开发。她是工程设计和项目管理的主要贡献者,也为团队取得的成功提供了坚实的基础。

黛拉在温哥华英属哥伦比亚大学获得土木工程学士学位,毕业时获得了优异的成绩。在她的空闲时间,她是一个烹饪的美食家,喜欢旅行和打网球。她总是渴望品尝和体验新的菜肴和食谱。

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