碳鋼是煉油廠、石化、化工廠中廣泛使用的金屬。腐蝕是造成數(shù)百萬或數(shù)十億美元損失的罪魁禍?zhǔn)住渲麻_裂、硫化物應(yīng)力開裂及CS材料要求簡(jiǎn)介如下:
氫致開裂(HIC):這是在碳和低合金鋼中發(fā)生的平面開裂,當(dāng)原子氫擴(kuò)散到鋼中,然后在陷阱位置結(jié)合形成氫。驅(qū)動(dòng)力是氫的壓強(qiáng)。鋼對(duì)HIC的敏感性很大程度上取決于鋼的清潔度以及夾雜物的大小和形狀。
在潮濕的H2S環(huán)境中,鋼的水氫充注作用導(dǎo)致了HIC的發(fā)生。當(dāng)氫原子產(chǎn)生時(shí),H2S潮濕腐蝕鋼的反應(yīng),它進(jìn)入鋼并擴(kuò)散到鋼中的空隙和雜質(zhì),在那里它收集為氫分子。分子氫比原子氫體積大,這就導(dǎo)致了內(nèi)部壓力。在某些情況下,這種內(nèi)部壓力高到足以引起內(nèi)部裂紋或起泡。
HIC也被稱為階梯式開裂,因?yàn)樵诓煌矫嫔闲纬傻男∷輹?huì)形成連接水泡的裂縫。
1、選用含夾雜物含量低的優(yōu)質(zhì)鋼材
2、降低硫含量和P含量
3、鈣處理避免了硫化物夾雜形態(tài)
4、使用經(jīng)過熱處理的鋼,如正火或淬火或回火,PWHT(但對(duì)降低HIC無顯著作用)
5、使用低強(qiáng)度鋼來限制材料的硬度(一般抗拉強(qiáng)度限制在415 MPa)
6、HRC硬度應(yīng)低于22
硫化物應(yīng)力開裂(SSC): SSC的定義是在水和硫化氫的存在下,金屬在拉應(yīng)力和腐蝕的共同作用下的開裂。
硫化氫對(duì)鋼的腐蝕釋放出金屬表面的氫原子。硫化氫還會(huì)毒害原子氫向分子氫的重組,從而促進(jìn)鋼對(duì)原子氫的吸收。氫原子隨后擴(kuò)散到鋼中,并傾向于在高金屬硬度和高拉伸應(yīng)力(施加或殘余)的區(qū)域積聚,并使鋼變脆。因此,SSC機(jī)制涉及氫脆。
高金屬硬度主要出現(xiàn)在鄰近母材的焊縫沉積物和焊縫熱影響區(qū)。這些區(qū)域的硬度水平取決于鋼的成分(即焊接沉積物和母材)、強(qiáng)度水平以及所采用的焊接和焊后熱處理程序。通過限制焊件硬度和采用適當(dāng)?shù)腜WHT,可以最大限度地減少SSC。
下游應(yīng)用如石油煉制和相關(guān)加工環(huán)境對(duì)SSC的材料要求在NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0103中給出,而上游應(yīng)用如石油生產(chǎn),鉆井在NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0175中給出。
1.至少一次“熱軋、退火、正火、正火、回火”處理
2.將HRC硬度限制在22以內(nèi),PWHT, PWHT后的硬度限制在200 BHN
3.避免冷加工
以上要求為一般要求,具體要求參照適用標(biāo)準(zhǔn)。參考API 945和NACE標(biāo)準(zhǔn)MR0103和MR0175。