Material de acero al carbono para aplicaciones de corrosión por sulfuro de hidrógeno

El sulfuro de hidrógeno H₂S es un compuesto inorgánico que es incoloro, inflamable, soluble en gas ácido de agua, la corrosión por sulfuro de hidrógeno se refiere a la tubería de petróleo y gas que contiene una cierta concentración de sulfuro de hidrógeno (H2S) y corrosión por agua. El H₂S se disuelve en agua y se vuelve ácido, lo que provoca corrosión electroquímica y picaduras y perforaciones locales de las tuberías. Los átomos de hidrógeno generados en el proceso de corrosión son absorbidos por el acero y se enriquecen en los defectos metalúrgicos de la tubería, lo que puede conducir a la fragilización del acero y la iniciación de grietas, lo que lleva al agrietamiento. La tubería y el equipo de los campos de petróleo y gas ácido que contienen H₂S han aparecido muchas veces por roturas repentinas o frágiles, grietas en la zona de soldadura y otros accidentes, que son causados ​​principalmente por grietas inducidas por hidrógeno (HIC) y grietas por tensión de sulfuro (SSC).

Los factores que afectan la corrosión del H₂S incluyen la concentración de sulfuro de hidrógeno, el valor de PH, la temperatura, la velocidad de flujo, la concentración de dióxido de carbono y de iones de cloruro (C1-), etc. Se constituye un ambiente de corrosión bajo tensión de sulfuro de hidrógeno húmedo si se cumplen las siguientes condiciones:

  • La temperatura del medio no es superior a 60 + 2P ℃, P es la presión manométrica media (MPa);
  • B la presión parcial de sulfuro de hidrógeno no es inferior a 0.35 mpa;
  • El medio contiene agua o la temperatura del medio es más baja que la temperatura del punto de rocío del agua;
  • Medio con PH menor a 9 o cianuro.

Los resultados muestran que para el acero de aleación cuando la resistencia o dureza del acero es la misma, la microestructura de distribución uniforme de pequeños carburos esféricos se puede obtener mediante revenido a alta temperatura después del temple, y la resistencia a la corrosión por H2S es mejor que después templado. La forma de las inclusiones también es importante, especialmente la forma del MnS, porque los MnS son propensos a la deformación plástica a altas temperaturas, y la lámina de MnS formada por laminación en caliente no se puede cambiar durante el tratamiento térmico posterior.

Los elementos Mn, Cr y Ni se agregan al acero carbono para mejorar la templabilidad, especialmente Ni. Generalmente se cree que el elemento Ni es beneficioso para la tenacidad del acero de aleación, pero el sobrepotencial de reacción de desprendimiento de hidrógeno del acero al Ni es bajo, el ión de hidrógeno es fácil de descargar y reducir para acelerar la precipitación del hidrógeno, por lo que la resistencia del acero al Ni a La corrosión bajo tensión por sulfuro es pobre. En general, el acero al carbono y el acero aleado deben contener menos del 1% o nada de níquel. Elementos como Mo, V, Nb, etc. que forman carburos estables en el acero.

ISO 15156-2, ISO15156-3 o NACE MR0175-2003 han limitado las condiciones ambientales para evitar la aparición de corrosión bajo tensión. Si no se cumplen estas condiciones, se deben realizar pruebas HIC y SSC, y se deben cumplir otras normas relevantes. El Instituto Americano de Corrosión (NACE) MR-01-95 establece que para prevenir el agrietamiento por corrosión bajo tensión de sulfuro (SSCC), el acero ordinario (contenido de níquel inferior al 1%) con una dureza inferior a Rockwell HRC22 o el acero templado al cromo-molibdeno con un contenido de níquel menor que HRC 26.

Además, existen otras restricciones:

  • Impurezas en el acero: azufre ≤ 0.002%, P≤0.008%, O≤ 0.002%.
  • La dureza no es superior a 22HRC, el límite elástico es inferior a 355MP, la resistencia a la tracción es inferior a 630MPa
  • El contenido de carbono del acero debe reducirse tanto como sea posible bajo la condición de satisfacer las propiedades mecánicas de la placa de acero. Para acero con bajo contenido de carbono y acero al carbono-manganeso: CE≤0.43, CE = C + Mn / 6; Para acero de baja aleación: CE≤045 CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

Placa de acero: SA387 Gr11 (HlC), SA387 Gr12 (HlC), SA387 Gr22 (HlC), SA516 Gr65 (HlC), SA516 Gr70 (HlC);

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

El tubo y la placa de acero al carbono disponibles para la aplicación H₂S

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