Kohlenstoffstahlmaterial für Schwefelwasserstoff-Korrosionsanwendungen

Schwefelwasserstoff H₂S ist eine anorganische Verbindung, die farblos, brennbar, löslich in Wassersäuregas ist. Schwefelwasserstoffkorrosion bezieht sich auf die Öl- und Gaspipeline, die eine bestimmte Konzentration an Schwefelwasserstoff (H2S) und Wasserkorrosion enthält. H₂S löst sich in Wasser auf und wird sauer, was zu elektrochemischer Korrosion und lokalem Lochfraß und Perforation von Rohrleitungen führt. Die beim Korrosionsprozess entstehenden Wasserstoffatome werden vom Stahl aufgenommen und in den metallurgischen Fehlstellen des Rohres angereichert, was zur Versprödung des Stahls und zur Rissbildung und damit zur Rissbildung führen kann. Die Pipeline und Ausrüstung von sauren Öl- und Gasfeldern, die H₂S enthalten, traten viele Male auf plötzliche Risse oder Sprödbrüche, Schweißzonenrisse und andere Unfälle, die hauptsächlich durch wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) und Sulfidspannungsrissbildung (SSC) verursacht werden.

Zu den Faktoren, die die Korrosion von H₂S beeinflussen, gehören Schwefelwasserstoffkonzentration, PH-Wert, Temperatur, Durchfluss, Kohlendioxid- und Chloridionen (C1-)-Konzentration usw. Eine nasse Schwefelwasserstoff-Spannungskorrosionsumgebung liegt vor, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

  • Mediumtemperatur nicht höher als 60+2P ℃, P ist der mittlere Überdruck (MPa);
  • B der Partialdruck von Schwefelwasserstoff nicht weniger als 0.35 MPa beträgt;
  • Das Medium enthält Wasser oder die Mediumtemperatur ist niedriger als die Taupunkttemperatur von Wasser;
  • Medium mit einem pH-Wert von weniger als 9 oder Zyanid.

Die Ergebnisse zeigen, dass für den legierten Stahl bei gleicher Festigkeit oder Härte das Gefüge mit gleichmäßiger Verteilung kleiner kugelförmiger Karbide durch Hochtemperatur-Anlassen nach dem Abschrecken erhalten werden kann und die Beständigkeit gegen H2S-Korrosion besser ist als nach temperieren. Auch die Form der Einschlüsse ist von Bedeutung, insbesondere die Form von MnS, da MnS bei hohen Temperaturen zu plastischer Verformung neigt und das durch Warmwalzen gebildete MnS-Blech während der anschließenden Wärmebehandlung nicht verändert werden kann.

Die Elemente Mn, Cr und Ni werden dem hinzugefügt Kohlenstoffstahl zur Verbesserung der Härtbarkeit, insbesondere Ni. Es wird allgemein angenommen, dass das Ni-Element für die Zähigkeit von legiertem Stahl von Vorteil ist, aber das Überpotential der Wasserstoffentwicklungsreaktion von Ni-Stahl ist gering, das Wasserstoffion kann leicht entladen und reduziert werden, um die Wasserstoffausscheidung zu beschleunigen, so dass die Beständigkeit von Ni-Stahl gegen Die Sulfidspannungskorrosion ist schlecht. Im Allgemeinen sollten Kohlenstoffstahl und legierter Stahl weniger als 1% oder kein Nickel enthalten. Elemente wie Mo, V, Nb usw., die im Stahl stabile Karbide bilden.

ISO 15156-2, ISO15156-3 oder NACE MR0175-2003 haben die Umgebungsbedingungen eingeschränkt, um das Auftreten von Spannungskorrosion zu vermeiden. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, müssen HIC- und SSC-Tests durchgeführt und andere relevante Normen erfüllt werden. Das American Corrosion Institute (NACE) MR-01-95 gibt an, dass zur Vermeidung von Sulfidspannungsrisskorrosion (SSCC) gewöhnlicher Stahl (Nickelgehalt weniger als 1%) mit einer Härte unter Rockwell HRC22 oder vergüteter Chrom-Molybdän-Stahl mit einem geringeren Nickelgehalt verwendet wird als HRC 26 verwendet werden.

Darüber hinaus gibt es weitere Einschränkungen:

  • Verunreinigungen in Stahl: Schwefel ≤ 0.002 %, P 0.008 %, O≤ 0.002 %.
  • Die Härte beträgt nicht mehr als 22 HRC, die Streckgrenze beträgt weniger als 355 MP, die Zugfestigkeit beträgt weniger als 630 MPa
  • Der Kohlenstoffgehalt von Stahl sollte unter der Bedingung, dass die mechanischen Eigenschaften von Stahlblech erfüllt sind, so weit wie möglich reduziert werden. Für kohlenstoffarmen Stahl und Kohlenstoff-Mangan-Stahl: CE≤0.43, CE=C+Mn/6; Für niedriglegierten Stahl: CE≤045 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

Stahlplatte: SA387 Gr11 (HlC), SA387 Gr12 (HlC), SA387 Gr22 (HlC), SA516 Gr65 (HlC), SA516 Gr70 (HlC);

Stahlrohr: API 5CT H40, J55, L55, C75 (1,2,3), L80 (Typ 1), N80 (Typ Q/T), C95 (Typ Q/T), P105, P110 Q/T); API 5L Klasse A, Klasse B, X42, X46, X52; ASTM A53, A106(A, B, C)

Das verfügbare Rohr und die Platte aus Kohlenstoffstahl für H₂S-Anwendungen

0 Antworten

Hinterlassem Sie einen Kommentar

Möchten Sie in die Diskussion?
Fühlen Sie sich frei zu tragen!

Hinterlassem Sie einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Pflichtfelder sind MIT * gekennzeichnet