油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨
硫化物应力腐蚀开裂
H.7.4 确定对 SCC的敏感性
用在表 H-9 中确定的环境苛刻度以及在表 H-8 中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后
热处理的基础数据，从表 H-10 中确定对 SCC的敏感性。按图 H-5 中流程来确定硫化物应力
腐蚀的敏感性。
图 H-5 确定硫化物应力腐蚀的敏感性
表 H-8 分析硫化物应力腐蚀所需的基础数据
＜ 50ppm 低
5.5-7.5
低
7.6-8.3
低
8.4-8.9
低
＞ 9.0
低
低
低
中
低
中
中
中
低
中
中a
高a
低
中
高a
高a
低
如果有氰化物存在且当 pH 值＞ 8.3 和 H2S 浓度高于 1000ppm时将对 SCC的敏感性增加一
个等级。
环境劣度
高 中 低
表 H-13
高硫钢 a
S＞ 0.01%
焊接 焊后热处理
H． 7 硫化物应力腐蚀开裂（ SSC）
H.7.1 概述
对 SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与
pH 值和水中的 H2S 含量这两
个环境因素有关。典型地，人们发现钢中的氢溶解量在
pH 值接近中性的溶液中最低，而在
pH 值较低和较高的溶液中较高。在较低 pH 值中的腐蚀原因是因为 H2S，反之在高 pH值中腐
由于 HIC 厚钢板的质量是对 SOHIC敏感性的关键参数。另外， 通过 PWHT可以减轻 SOHIC的
产生和强度，但不能消除它。 应力作用的水平也影响着 SOHIC的发生和强度。 HIC/SOHIC 板
材制品中出现得较为突出， 但曾经有少数报道在管材中也有类似现象， 通常在那些输送氢的
硫化物应力腐蚀开裂(SSC)
H．7硫化物应力腐蚀开裂（SSC）H.7.1概述对SCC的敏感性与渗透到钢材内的氢的量有关，这主要与pH值和水中的H2S含量这两个环境因素有关。
典型地，人们发现钢中的氢溶解量在pH值接近中性的溶液中最低，而在pH值较低和较高的溶液中较高。
在较低pH值中的腐蚀原因是因为H2S，反之在高pH值中腐蚀是因为高浓度的二价硫离子。
若高pH值溶液中存在氰化物能够加剧氢渗透到钢材中。
目前已知钢材对SCC的敏感性随H2S含量（例如H2S在气相中的分压，或液相中的H2S含量）的增加而增大。
H2S含量为1ppm这样小浓度的水中也发现对SCC有敏感性。
对SCC的敏感性主要与材料两种物理参数有关硬度和应力水平。
随着硬度的增加钢对SCC的敏感性也增加。
通常对用于湿硫化氢环境的碳钢压力容器和管道不考虑SCC，因为它们具有较低的硬度（强度）。
然而，焊接后的焊缝熔合区和热影响区具有高的残余应力。
高的残余拉应力与焊缝结合增加了钢对SCC的敏感性。
焊后热处理能够有效地减少残余应力，焊缝熔合区和热影响区的回火（软化）处理也有同样的效果。
对每英寸厚度在大约1150℉（621℃）下保温一小时（最少一小时）的热处理方法被证明是一种对碳钢有效的防止腐蚀性开裂的消除应力热处理方法。
对低合金钢有时需要更高的温度。
控制硬度和减少残余应力被认为是防止SCC的方法，在NACE RP 0472中有详细描叙。
H.7.2基础数据表H-8中列出了确定碳钢和低合金铁素体钢设备和管线对硫化物应力腐蚀开裂敏感性所需的基础数据。
如果无法确定准确的工艺参数，则需咨询知识丰富的工艺工程师来进行预测。
H.7.3确定环境苛刻度如果没有水存在，则认为设备和管线对SCC没有敏感性。
如果有水存在，则用从表H-8中得出的有关水中的H2S含量和它的pH值的基础数据再从表H-9中估计环境苛刻度（潜在的氢溶解量）。
H.7.4确定对SCC的敏感性用在表H-9中确定的环境苛刻度以及在表H-8中得到的有关最大布氏硬度和焊件焊后热处理的基础数据，从表H-10中确定对SCC的敏感性。
金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法
金属在h2s环境中抗硫化应力开裂和应力开裂及应力腐蚀开裂的试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在工业生产中，金属材料常常处于潮湿、含硫化氢的环境中，容易发生应力开裂和应力腐蚀开裂等问题，从而导致设备损坏甚至事故发生。
对金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能进行试验具有重要意义。
一、实验前的准备工作1. 选择试验样品：根据实际使用条件选择符合要求的金属样品，一般包括不锈钢、碳钢等。
2. 制备试验溶液：根据实际工作环境中的H2S浓度和温度制备相应的试验溶液，通常使用硫化氢溶液。
3. 设备准备：准备好所需的实验设备，包括腐蚀试验仪、拉伸试验机、电化学工作站等。
二、试验方法1. 抗硫化应力开裂试验：（1）制备试样：制备符合标准要求的试样，通常采用缺口试样。
（2）浸泡试样：将试样浸泡在硫化氢溶液中，在设定的环境参数下进行实验。
（3）观察试样：观察试样在实验过程中的裂纹情况，记录裂纹扩展情况和断裂形态。
（2）加载试样：在设备上加载试样施加一定的拉伸载荷，使试样发生应力开裂。
三、实验结果分析通过以上试验方法可以获得金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂等性能数据，可以用于评估金属材料在潮湿硫化氢环境下的使用寿命和性能稳定性。
同时可以针对不同金属材料提出相应的改进措施和防护措施，减少事故发生的风险。
金属在H2S环境中的抗硫化应力开裂、应力开裂和应力腐蚀开裂试验方法对于工业生产中金属材料的安全可靠运行具有重要意义，通过科学准确的试验方法，可以有效提高金属材料的抗腐蚀性能，延长设备的使用寿命，确保工业生产的安全稳定进行。
第二篇示例：金属材料在高硫化氢（H2S）环境中容易发生应力开裂、应力腐蚀开裂等问题，这不仅会降低金属的使用寿命，也可能带来严重的安全隐患。
研究金属在H2S环境中的耐受性是非常重要的。
为了评估金属对硫化氢的抗性，常常需要进行应力腐蚀开裂试验和应力开裂试验。
油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究
单位代码：西南石油大学硕士学位论文论文题目：油井管硫化物应力开裂双悬臂梁法试验研究研究生姓名：李天雷导师姓名：施太和（教授）姜放（高级工程师）学科专业：油气井工程研究方向：钻井新技术与理论2007年 4 月20日摘要硫化物应力开裂（SSC）问题，是当今油气田生产中不可忽略的材料失效问题。
目前关于SSC的研究已有很多报道，关于材料的SSC评价方法，美国腐蚀工程协会（NACE）已有规范标准。
NACE TM0177-2005标准中，应用最多的评价方法是A法和B法。
在ISO11960，ISO15156等标准中列出了按双悬臂梁（DCB）法即D法的H2S环境用钢最小允许临界应力强度因子，即环境断裂韧性值。
但是国内尚未开展DCB法的研究和应用，因此在做材料评价和工程设计时，对标准的引用可能会出现某些不足。
本文的研究试图弥补国内这一空白，力图建立DCB的实验方法和操作程序，研究完善DCB 检测过程中有可能出现的问题。
本文在第四章中详细的描述了DCB试验的原理、方法及数据处理。
论文介绍了H2S环境断裂腐蚀评价的NACE TM0177-2005标准，常用的方法A、B 只能从开裂的时间上判定材料抗SSC性能的优劣，用作材料的筛选评价。
而方法D从断裂力学角度出发给出材料抗SSC性能的具体指标K ISSC，并且方法D得出的结果还可以进行断裂力学上的计算。
进而可以与现代设计方法适用性评价（Fit For Purpose）结合，据此本文简要介绍了以断裂力学为基础的适用性评价，这对当今油井管的评价方法具有重要现实意义。
为了进行适用性评价，需要了解H2S环境断裂机理，并针对管子有可能出现的裂纹状况计算应力强度因子。
为此目的，本文在第二章介绍了材料在H2S 环境中的SSC机理，在第三章中介绍了用有限元方法与断裂力学方法相结合的应力强度因子计算。
本文的研究内容和研究方法属石油管柱力学与环境行为的前沿课题，带有探索性和一定的创新性。
特别是在本文研究过程中是国内首次进行了H2S环境中的双悬臂梁法的试验研究，迄今为止尚未见到国内有类似的试验研究报道。
NACE MR 0175-2000 材料要求标准 油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料
8
专用部件------------------------------------------------------------35 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 总则-------------------------------------------------------------35 轴承-------------------------------------------------------------35 弹簧-------------------------------------------------------------36 仪表和控制器件----------------------------------------------36 密封环----------------------------------------------------------37
－2－
目
次
1
总则 -----------------------------------------------------------------1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 范围 ------------------------------------------------------------1 适用性 ---------------------------------------------------------1 MR0175 的应用 ----------------------------------------------2 控制硫化物应力开裂 (SSC)--------------------------------5 可采用的材料 ------------------------------------------------5 新材料或工艺的增补程序 ---------------------------------6 硬度要求 ------------------------------------------------------7 材料的使用 ---------------------------------------------------8 选材 ------------------------------------------------------------8 材料替换 -----------------------------------------------------8
输气管道的硫化物应力腐蚀_SSC_问题
输气管道的硫化物应力腐蚀(SSC)问题米秋占 于英姿(管道局焊接试验培训中心 065000) 摘 要 介绍了输气管道的硫化物应力腐蚀(SSC)的危害性,分析了SSC特征及产生的条件和机理,指出硫化物应力腐蚀的两大控制因素——材料韧性因素和介质因素。
通过抗SSC性能试验,给出了SCC的评价方法和抗SSC的有效途径。
主题词 SSC 控制 因素 材料 韧性 介质 危害 特征 机理 1 SSC在输气管道中的危害早在40年代末,美国和法国在开发含H2S酸性油气田时,发生了大量的硫化物应力腐蚀(Su lfide Stress Co rro si on C rack ing,简写SSCC或SSC)事故,我国输气管道主要集中在四川省,其中H2S含量偏高,表1[1]的统计结果表明:SSC是输气管道最主要的失效形式。
目前我国输送净化天然气(即含H2S <20m g m3)的输气干线,绝大多数采用16M n、X56、X60等级螺旋缝埋弧焊管,输送含H2S脱水干气采用大口径20号钢无缝钢管。
由于管输天然气中H2S的含量偏高,最高可达400～500m g m3,使天然气中H2S分压达0.0003M Pa或更高,具备了发生SSC 的条件。
加上管材质量性能不佳,使输气干线破裂事故不断。
根据1993年一份报告的统计,到1993年底,四川石油管理局输气公司经管的输气干线共发生78次因H2S偏高引起的SSC破裂事故。
四川石油管理局川东开发公司经管的输气干线,共发生28次SSC 破裂事故,如:威成线( 630×8mm,16M n 螺旋埋弧焊管)1968年9月投产,1971年在同一位置上,先后发生两次SSC断裂事故;佛纳线( 720×8mm,16M n螺旋埋弧焊管) 4.3 焊接技术的发展迅速。
采用高频焊接不但可生产高压锅炉管、高强油井管、管线管,还可大量生产汽车、装饰及食品用不锈钢焊管。
采用激光焊及新开发的电阻扩散焊接法可以生产汽车用精密管及高强管线管。
如何解读20#(抗SSC)钢管的设计和规范要求
如何解读20#（抗SSC）钢管的设计及规范要求 How to interpret the 20 # (SSC) resistance of steel pipe design and specification requirements王 楠 中石化武汉分公司工程质量监督站（Wuhan Oil Products Company,Sinopec,Hubei Wuhan 430082,China）摘要：随着石油化工行业的发展，炼厂里多数存在硫化物应力开裂（SSC）介质环境。
因此，20#（抗SSC）钢管的使用也逐渐普及。
文章主要针对设计文件要求和相应规范要求进行了分析和解读，以求通俗易懂。
Abstract:With the development of petrochemical industry, refinery in most existing sulfide stress cracking (SSC) mediumenvironment. Therefore, 20 # (SSC) resistance the use of steel pipe is gradually popular. Article mainly aims at the design documents and specification requirements are analyzed and correspondinginterpretation, in order to easy to understand关键词：抗硫化物应力开裂、湿硫化氢破坏Key words： sulfide stress cracking、Wet hydrogen sulfide damage中图分类号：TB31 文献标识码：B1.设计文件要求：1.1标准GB8163、GB5310、GB9948钢管的钢应采用电炉+炉外精炼或氧气转炉+炉外精炼，炉外精炼的钢应经过真空脱气处理；1.2所有碳钢管应使用镇静钢；1.3应符合NACE MR0715和NACE MR0103的规定；1.4屈服强度小于355MPa；1.5 S≤0.01%，P≤0.0151.6碳当量CE＜0.42%，CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,且Ni＜1%；1.7交货状态为正火热处理，可控扎（终轧温度≥880℃）代替正火；1.8母材焊缝及热影响区的硬度不超过200HB，焊缝及热影响区的硬度不超过母材的120%。
抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨
ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｍａ ｒ ｙ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ —
摘
要： 近 年来高井深、 高温高压和 高含硫等 苛刻腐蚀环境 的油 气田相继开发 ， 对高钢 级油套 管需求 日益增加。 然而抗硫 化物应
力腐蚀 试验的钢材强度等级增加会导致抗硫 实验 中加载的栽荷值越来越接近材料的名义屈服 强度 ， 应 力环 系统的细微偏差会 导致
较 大的实验误差。通过试验 ， 分析 了应力环在 恒载荷 试验 中存 在 的主要 问题 ， 其 中应 力环体位 移 一载荷 曲线 偏移和 附加 弯矩 （ 扭
Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｔｅ ｓ ｔ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ＳＳ Ｃ． ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ０ ＣＴＧ
Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ， Ｑ Ｉ Ｙ ａ ｍ ｅ ｎ ｇ ， Ｇ Ｕ Ｏ Ｊ ｉ ｎ ｂ ａ ｏ ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｘ ｉ ａ
中图法分类号 ： Ｔ Ｇ１ ７ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： ２ ０ ９ ６— ０ ０ ７ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４— ０ ０ ２ １— ０ ５
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ９ ４ ５ ９ ／ ｊ ． ｅ ｎ ｋ ｉ ． ６ １ —１ ５ ０ ０ ／ ｔ ｅ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ０ ０ ６
浅论油气开发中硫化氢对钢材的腐蚀及对策
浅论油气田开发中硫化氢对钢材的腐蚀及对策摘要本文从材料因素和使用环境因素分析了油气田开发中硫化氢对钢材的腐蚀问题．提出了在实践中钢材从选择材料及其热处理方法、合理选择工艺及设计思路和其它方法防止预防对策进行探讨，以期对油气田生产、科研中对刚才的选择有所参考。
关键词钢材硫化氢防腐蚀对策油气田生产中起腐蚀作用的主要是盐水、硫化氢、二氧化碳和有机酸。
在各种腐蚀介质中硫化氢的腐蚀最为严重，它是造成材料快速破裂的主要原因之一。
本文试从钢材硫化氯腐蚀的因素进行分析并对预防对策进行探讨，以期对油气田生产、科研中对钢材的选择有所参考。
1 钢材硫化氢腐蚀的因素分析1.1材料因素在油气田开发、使用过程中发生的腐蚀类型里面，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响较大，材料因素主要有材料的显微组织、机械性能指标及合金元素等。
l.1.1 材料的机械性能指标一般认为，强度越高的钢材对腐蚀的敏感性越大。
在含硫化物的介质中，屈服点高于630Mpa的钢管由介质引起的性质改变会突然发生破裂，随着拉伸性能的增加，即使硫化氢含量减少到极小的数量，也会引起突然破坏。
在很大的应力作用下，只需有低达千万分之一的硫化氢就足以使抗拉强度为1050Mpa的钢管产生脆性破坏。
同样，在没有一点硫化氢存在的情况下，当二氧化碳的分压力为0．21kg／mm2时，也可以引起脆性状态而使钢材破坏，因此材料强度的提高对硫化物应力腐蚀的敏感性越高，材料的断裂大都出现在硬度大于HRC22(当于HB200)的情况下，因此通常HRC22可能作为判定钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。
1.1.2 材料的显微组织材料的性能是由它内部的组织和相结构决定的。
有些科研人员认为，钢的组织比成分对在硫化物中应力腐蚀开裂的稳定性的影响要大。
组织为马氏体或铁素体的钢在高应力及高的含氢条件下对硫化物中的腐蚀开裂是高度敏感的，尤其是马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂（以下简称SSCC）和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大，严重时即时加上百分之几屈服强度的应力也可能发生断裂。
液化石油气球罐硫化物应力腐蚀开裂分析及防止对策
804
117
280
16
922
5
950
27
392
20
39. 1
14
2014
0
高强度钢发生硫化物应力腐蚀开裂( SSCC) , 与临界应力强度和硫化氢的浓度有密切的关系。 随着硫化氢浓度的增加, 发生开裂的临界应力强 度降低, SSCC 敏感性增加, 在饱和硫化氢溶液中 达到最大值。另外, 材料经短暂暴露后就出现破 坏, 以1 个星期到 3 个星期的情况居多。
应力作用下, 在特定的腐蚀环境下所产生的开裂 及扩展失效事件。可见, 只有当环境、应力及材料 3 个因素均具备产生应力腐蚀时, 构件才会发生 应力腐蚀开裂。构件承受拉伸应力是发生应力腐
蚀的必要条件, 而材料及腐蚀介质的组合则具有 选择性, 即不同的材料及其微观组织不同, 则发生 应力腐蚀破裂的腐蚀环境也不同, 也就是说对特 定材料只有在特定的腐蚀环境中才会产生应力腐 蚀。近年来, 炼制原油中的总硫及硫化氢质量浓 度均大幅超过要求, 是导致近期球罐大量产生应 力腐蚀裂纹的主要原因。
0. 96 1. 04 1. 05 1. 03
注: 中国石化广州管& 2002∋ 28 号文要求总硫 ∃ 200mg/ m3 , 硫化氢 ∃ 5mg/ m3 。
储存介质情况
总硫情况 超标 最高含量/ 次数 ( mg # m- 3 )
硫化氢情况 超标 最高含量/ 次数 ( m g# m - 3)
123
# 44 #
石油 化工设备技术
2007 年
这种迁移过程中, 在应力及组织的诱导作用下, 氢 会在局部应力集中或组织缺陷处富集, 当氢富集 到一定程度时会出现开裂, 从而出现裂纹。由于 氢在钢铁中的扩散是个漫长的过程, 因此裂纹的 产生具有延迟性。
硫化氢应力腐蚀开裂原因的试验
硫化氢应力腐蚀开裂原因的试验王全庭【摘要】摘要:目前，硫化氢应力腐蚀开裂(简称SSCC)是化工装备行业的一个重要问题，用现在的硫化氢应力腐蚀原理还不能满意的解释所发生的所有实际问题，针对这一现象，试验从镀到铁丝上锌银，到硫化亚铁和氧化铁都能形成双极性电化腐蚀;腐蚀过程中在阴极区的渗氢，并产生氢脆性;氢在钢中有很强的穿越性，可在某地方汇集，并形成氢气压;从上述多个方面做了些研究实验工作，从而使SSCC原因更全面更合理些，为进一步解决SSCC提供了更多的参考。
【期刊名称】石油化工腐蚀与防护【年(卷),期】2014(031)003【总页数】3【关键词】关键词:双极性电化学腐蚀阴极渗氢氢脆性多年来硫化氢应力腐蚀开裂(简称SSCC)的问题困扰着石化装备行业，由此造成的损失也很多，到底产生SSCC的原因是什么?经查，国内外都沿用了:硫化氢电离，腐蚀铁，生成硫化亚铁，硫化亚铁电位较正，疏松多孔，加快腐蚀，在渗氢、拉应力的共同作用下，产生裂纹和断裂。
这一理论使SSCC有些问题得不到圆满的解释，因此进行了研究和验证，根据多年经验，从下述三个方面(实际是多个方面)进行了实验:(1)双极性电化学腐蚀;(2)脆性开裂是从阴极区渗氢所致;(3)氢原子在钢中可在某些地方汇集。
1 双极性电化学腐蚀试验双极性电化学腐蚀是一对正负电位相差比较大的电极，金属导电体在它两电极之间又形成一对新的正负极，电化学反应都是在后形成的电极上进行的。
实验方法:取一根长100 mm，粗4 mm的铁丝，一端(约30 mm)镀0.2 mm 的锌，一端(约30 mm)镀0.1 mm的银，中间用寛5 mm的塑料薄膜扎住，提起来，置于杯中，杯中食盐的质量浓度为10%的溶液，1.0N的盐酸(见图1)。
可观察到双极性电化学腐蚀的过程，即氢气不但在锌镀层上冒出，而且转到旁边的铁基体上和银镀层上，银镀层旁边的铁基体铁被腐蚀，锌镀层旁边的铁基体上氢离子被还原。
另一个试验是硫化亚铁和氧化铁对铁基体所形成的双极性腐蚀，取两只大口的塑料瓶，一个瓶装活化了的硫化亚铁(用滤纸裹好)和含稀硫酸亚铁的水溶液，一个装活化了的氧化铁(用滤纸裹好)和含稀硫酸高铁的水溶液，两瓶用φ4 mm 的铁丝穿起来(见图2)。
高含硫气田集输管材耐腐蚀评价
将加载 ８ ％屈服强度的四点弯曲试样从夹具卸 ０
一
（ 目主持 栏
杨
军）
２ 一 ８
油气田地面工程 （ｔｐ／ ｗ ｗｙ ｔ ｍ ｃ ｏ ） ｈｔ ： ｗ ． ｄ ｇ ． ｒ ／ ｑ ｃｎ
直缝埋弧焊钢管 ；并对 材料 的 Ｓ 等有 害元素进 １ Ｐ ；总压 １ Ｐ ；元素硫为 Ｉ Ｌ 、Ｐ ．Ｍ ａ ０ ０ ａ Ｍ ｇ ；转速 ８０ ／ ／ ０ ｓ ｒ 行 了化学分析 ，均低于控制指标 ， 材料的硬度低于 （ ４０ ／ ；溶液 ｐ 合 ．ｍ ｓ ） Ｈ值 ≤３ ；试验周期 ９ ；试 ． ５ ６ ｈ
根 据 Ｎ Ｃ ０ ７／ Ｏｌｌ６的要 求 ，选 取 了 Ａ ＥＭＲ １５Ｉ ５ ５ Ｓ 符 合 Ｇ ／９ １．— ０５１Ｏ３ ８．— ９ ９ Ｌ ６Ｑ Ｓ Ｂｒ７ ３ ２０１ １３３ １９ 的 ３ ０ Ｃ １ Ｓ
力容器抗氢致开裂钢性能评价 的试验方法。 （ ）试 验 条 件 。 ＨＳ分 压 １５ＭＰ ；Ｃ 。 压 ２ 。 ． ａ Ｏ分
主 。经过 试 片处理 和 称重 ，Ｌ ６Ｑ Ｓ 材在 模拟 普 ３０ Ｃ 管
图 ２ 四 点 弯 曲 加 载
光气 田集输工 况条件下 的腐蚀 速率 为 １ ２ｍ ／， ． ｍａ ０ 属于严重腐蚀 。 为 了进一步分析 ＨＳ Ｏ 共存条件下的腐蚀 因 Ｃ 。 ／
２３ 电化学 腐蚀 ． （）参考 标 准 。Ｎ Ｃ Ｍ０ ８— ０ ３ １ Ａ ＢＴ ２ ４ ２０ 。
下放 大 １ 倍 检 查 ，试件 受拉 伸 面无 ＳＣ裂 纹 。 ０ Ｓ
图 ４ Ｌ ６ ０ Ｓ 材 的 Ｓ ０ 蚀 评 价 试 样 照 片 ３０ Ｏ 管 Ｓ腐
３ ３ 电化 学腐 蚀 ．
将标准腐蚀挂片试样以绝缘方式悬挂到高温 、 高压反应釜中试验 。在模拟普光气 田工况条件下挂 片试 样表面腐蚀产物层 比较均 匀 ，以均匀腐蚀 为
S13Cr110油管表面抗应力腐蚀开裂性能研究
石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryAug. 2019Vol.35 No.82019年8月第35卷第8期S13Cr110油管表面抗应力腐蚀开裂性能研究I谢俊峰S 薛艳2,李岩-赵国仙蔦吕拴录-李丹平2,马磊-宋洋$1.中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院（新疆库尔勒841000）2.西安摩尔石油工程实验室股份有限公司（陕西西安710065）3.西安石油大学材料科学与工程学院（陕西西安710065）摘要通过模拟国内某油田KXS8-2井油管失效工况条件，采用NACETM 0177-2016标准C 环法研究油管表面氧化膜对S13Crll 0材质应力腐蚀开裂（SCC ）性能的影响，并分析了该井油管失效的原因及机理。
研究结果表明：外壁存在氧化膜的S13CrllO 试样应力腐蚀敏感性较光滑试样更高。
为改善S13Crll 0油管在含氧完井液中的抗SCC 性能，建议采用抗SCC 的完 井液并严格除氧，或提高油管表面质量。
关键词S13Crll 0油管；C 环试验;氧化膜；应力腐蚀开裂Abstract Through simulating the tubing failure condition of KXS8—2 well in a domestic oilfield, the influence of surface quality （oxide film ）of tubing on stress corrosion cracking （SCC ） performance of S13CrllO material was studied by using C ring method of standard NACE TM 0177-2016, and the cause and mechanism of tubing failure were analyzed. It is shown that the stress corrosion sensitivity ofS13Crl 10 speci mens with oxide film on the outer wall is higher than that of s mooth specimens. In order to improve the anti-SCC performance ofSl 3Crl 10 tub ing in oxygen —containing completion fluid, it is suggested to use anti-SCC completion fluid and strictly remove oxygen, or to improve the sur face quality o£ tubing.Key words S13CrllO tubing; C ring test; oxide film; stress corrosion crackingS13CrllO 油管在特定环境中容易发生应力腐 蚀和腐蚀疲劳失效，许多学者已做了大量失效分析 工作UT,但就油管表面氧化膜对应力腐蚀开裂性能 的影响研究并不多。
---16Mn_HIC_钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究
16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究李 明1,2) 李晓刚1) 陈 钢2) 刘智勇1)1)北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083 2)中国特种设备检测研究中心,北京100013摘 要 采用恒应变和慢应变速率拉伸实验的方法,研究了16Mn (HIC )和16Mn 钢母材、焊缝在H 2S 环境中应力腐蚀开裂.结果表明:两种材料在酸性H 2S 介质中均发生穿晶型硫化物应力腐蚀开裂(SSCC );与16Mn 钢相比,16Mn (HIC )钢有更好的抗SSCC 性能,钢中的C ,Mn ,P 和S 的含量降低有利于提高钢的抗SSCC 性能.焊缝及热影响区在焊接过程中,产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,降低了焊缝的抗SSCC 能力.但是,通过焊后热处理可以适当提高焊缝的抗SSCC 能力.关键词 16Mn 钢;硫化物应力腐蚀开裂(SSCC );焊缝;氢致开裂;热处理分类号 TG172收稿日期:20051219 修回日期:20060630基金项目:中国石油化工集团公司资助项目(No.301033);国家重点基础研究发展规划项目(No.G 19990650)作者简介:李 明(1975—),男,博士研究生;李晓刚(1963—),男,教授,博士生导师 随着国内一些含硫油气田的开发和进口高硫原油加工量的不断增加,硫化氢介质腐蚀破坏已经渗透到石油天然气的钻采、输送和加工行业中,越来越多的碳钢和低合金钢设备、压力容器和管道在湿硫化氢环境中发生腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC )和氢致开裂(HIC )[1-3].影响H 2S 腐蚀破坏的因素是多方面的,其中材料本身性能就是一个重要的方面.16Mn 钢作为一种典型的低合金钢,有较高的强度、良好的韧性和低温韧性以及焊接性能,被广泛地用于石油天然气各工业部门.为了能够适应更苛刻的硫化氢腐蚀环境,研制了16Mn 抗氢致开裂钢,简称16Mn (HIC )钢,并已得到了工程应用[4].本文通过对普通的16Mn 钢和16Mn (HIC )钢以及两种材料各自的焊缝在硫化氢环境中进行恒应变和慢拉伸实验(SSR T ),研究了两种材料的抗氢致开裂性能,为我国石油化工的实际构件的安全运行和维护提供了数据积累和理论依据.1 实验方法实验材料16Mn (HIC )钢主要成分(质量分数,%)为:C ,0112;Si ,0135;Mn ,1131;P ,01009;S ,01005.实验材料16Mn 钢主要成分(质量分数,%)为:C ,012;Si ,0136;Mn ,1151;P ,010165;S ,010196.实验中采用母材、焊缝和焊后热处理(PWHT )三种试样.焊接采用的是Y 形坡口,手工电弧焊(执行标准为G B 985—80),焊条为THJ 506.焊后热处理工艺为650℃×2h.恒应变实验试样尺寸为120mm ×14mm ×2mm ;慢拉伸实验试样的标距为<614mm ×25mm.实验前试样表面用SiC 砂纸打磨至1000#,用丙酮溶液清洗干净.实验中采用的溶液为NACE TM0177-96标准溶液.制备方法是:首先配制5%NaCl +015%CH 3COOH 溶液,通入高纯氮气除氧72h ,然后再通入高纯H 2S 气体至饱和(p H =312,硫化氢质量浓度约3500mg ・L -1).恒应变实验采用U 形弯曲加载试样,参考ASTM G30-97,试样失效后对裂纹走向和表面腐蚀产物进行分析;慢应变拉伸实验在WDML -3慢拉伸实验机(中国,西安)上进行,安装好的试样在实验溶液中预先浸泡24h 后再加载,拉伸速率为10-5mm ・s -1,实验温度为25±2℃.试样断裂后,计算试样的延伸率δ、断面收缩率Ψ和脆性系数I .其中脆性系数用下式计算:I =Ψ0-ΨΨ0×100%.式中,Ψ0为试样在空气中断口断面收缩率,Ψ为试样在介质中断口断面收缩率.脆性系数I 用以衡量钢在介质中发生应力腐蚀开裂敏感性.一般认为,在硫化氢环境中,当I 高于35%时则表现出全脆性断裂.所有试样断口在L EO-1450扫描电镜上进行断口分析.2 实验结果211 恒应变实验结果试样在酸性介质当中浸泡后分别产生了裂纹或断裂.图1记述了16Mn (HIC )和16Mn 钢母材、焊第29卷第3期2007年3月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.29N o.3Mar.2007缝和焊后热处理试样在NACE 标准溶液中产生裂纹的平均时间.可见,以16Mn (HIC )钢为原料的试样产生裂纹的平均时间均高于16Mn 钢的开裂时间,而且基体材料产生裂纹的平均时间最长,抗SSCC 性能最好;未热处理焊缝产生裂纹的平均时间最短,抗SSCC 性能最差;焊后热处理焊缝产生裂纹的平均时间介于两者之间,经过热处理焊缝的抗SSCC 能力有所提高.图2是U 形试样表面裂纹形态,无论是16Mn (HIC )钢母材或者是16Mn 钢母材,还是他们的焊缝,其裂纹宏观上以台阶状裂纹为主.图1 恒应变实验试样产生裂纹的平均时间Fig.1 Average cracking time of samples with constant strain test图2 恒应变实验试样裂纹宏观形貌.(a)16Mn 母材;(b)16Mn 焊缝;(c)16Mn 焊后热处理;(d)16Mn(HIC)焊缝;(e)16Mn(HIC)焊后热处理Fig.2 C rack morphologies of samples with constant strain test :(a)16Mn m atrix;(b)16Mn w elded seam;(c)16Mn PWHT;(d)16Mn (HIC)w elded seam;(e)16Mn(HIC)PWHT 将上述带有裂纹的试样截取后用水砂纸打磨、机械抛光后,用4%的硝酸酒精侵蚀.可以看出,断裂模式主要是穿晶开裂,裂纹穿过晶界,向晶内扩展.图3给出了16Mn 钢的母材和焊缝的裂纹扩展模式.图3 恒应变实验试样断裂模式.(a)16Mn 焊缝;(b)16Mn 母材Fig.3 C rack micrographs of samples with constant strain test :(a)16Mn w elded seam;(b)16Mn m atrix・382・第3期李 明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究 图4是恒应变实验试样断口SEM 观察.该组浸泡实验的断口形貌基本相同,都是典型的脆性解理断口,与实验的材质、组织和热处理制度关系不大.断口表面覆盖有部分的泥状腐蚀产物,对其进行EDS 分析表明腐蚀产物主要为硫的化合物.图4 恒应变实验试样断口SEM 观察.(a)16Mn 母材;(b)16Mn 焊缝;(c)16Mn 焊后热处理;(d)16Mn(HIC)母材,(e)16Mn(HIC)焊缝,(f)16Mn(HIC)焊后热处理Fig.4 Fracture surface ’s SEM morphologies of samples with constant strain test :(a)16Mn m atrix;(b)16Mn w elded seam;(c)16Mn PWHT;(d)16Mn(HIC)m atrix;(e)16Mn(HIC)w elded seam;(f)16Mn(HIC)PWHT图5 SSRT 试样在空气中的应力-位移关系曲线Fig.5 Stress versus displacement curves of SSRT samples tested in air212 SSRT 实验结果图5是SSR T 未浸泡试样在空气中的应力-位移关系曲线.16Mn (HIC )和16Mn 钢在空气中的SSR T 实验曲线是典型的韧性断裂曲线,经过焊接的试样的塑性明显降低,但其余没有明显区别.16Mn 焊缝热处理后试样的屈服强度σs 和抗拉强度σb 有所降低,但塑性明显改善;16Mn (HIC )焊缝热处理后屈服强度σs 、抗拉强度σb 和塑性有不同程度改善.图6 SSRT 试样在NACE 溶液中的应力-位移关系曲线Fig.6 Stress versus displacement curves of SSRT samples tested in NACE solutions图6给出了16Mn (HIC )和16Mn 钢在NACE 溶液中浸泡时的SSR T 实验曲线.从图中可以看出,试样都是发生一定量的塑性变形之后在应力继续增大的过程中发生失稳断裂,有典型的脆性断裂特征.各试样断裂过程中所发生的位移虽然没有明显变化,但是从放大的图中还是可以看出:未经焊后热处理的焊缝试样断裂敏感性最强,经过焊后热处・482・北 京 科 技 大 学 学 报第29卷理的试样的脆断敏感性有所改善.此外, 16Mn(HIC)钢比16Mn钢有更好的抗硫化物应力腐蚀开裂性能.试样延伸率和断面收缩率的变化(见图7)与慢应变速率拉伸实验结果是一致的.16Mn(HIC)和16Mn 钢脆性系数I值都在35%以上,表现出完全脆性.图7 SSRT试样断面收缩率ψ和延伸率δFig.7 Area reduction and elongation of SSRT samples 图8为16Mn(HIC)在空气和NACE溶液中SSR T实验后断口的SEM分析.所有试样在空气中拉断后可以观察到明显的剪切唇,断裂的放射区和纤维区,断口也有大量的韧窝,属于韧断.在NACE溶液中拉伸试样的断口表面宏观上比较平整,微观上可以观察到河流状花纹舌状花样和撕裂岭,为准解理断口;其中,局部可以观察到解理扇,为解理断口.对于16Mn钢具有相似的结果.图8 SSRT实验16Mn(HIC)试样断口扫描电镜SEM观察.(a)母材试样在空气中;(b)焊缝试样在空气中;(c)焊后热处理试样在空气中;(d)母材试样在NACE溶液中;(e)焊缝试样在NACE溶液中;(f)焊后热处理试样在NACE溶液中Fig.8 Fracture surface’s SEM morphologies of16Mn(HIC)steel with SSRT test in air and NACE solutions:(a)m atrix in air;(b)w elded beams in air;(c)PWHT in air;(d)m atrix in NACE solutions;(e)w elded beams in NACE solutions;(f)PWHT in NACE solutions 3 分析和讨论实验结果表明16Mn(HIC)和16Mn钢在空气当中有很好的韧性,在酸性的含饱和硫化氢的NACE溶液当中发生脆性断裂,显示出脆性.一般认为I大于35%,则材料表现出全脆性断裂.表1表明,所有的试样表现出完全脆性.图2给出的16Mn(HIC)和16Mn钢的恒应变实验试样开裂裂纹主要呈台阶状,说明在酸性NACE溶液中发生的SSCC机理为HIC.在酸性饱和H2S环境中钢首先发生电化学腐蚀,钢上吸附的表面活性的HS-和S2-阴离子是有效的毒化剂,加速水合氢离子放电,・582・第3期李 明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究同时减缓氢原子重组氢分子的过程,使反应所析出的氢原子不易化合成氢分子逸出,而在钢的表面聚集并且渗入钢内,富集在钢材的缺陷和应力集中处,形成氢鼓泡(HB)和微裂纹,在应力条件下促进了这些微裂纹的长大和连接,形成宏观上的台阶状裂纹,断口上表现为解理断口.表1 SSRT试样脆断敏感系数T able1 H ydrogen brittleness sensitivity coeff icient of SSRT samples% 16Mn16Mn(HIC)母材焊缝焊缝热处理母材焊缝焊缝热处理791648016380156771497919177149 16Mn(HIC)钢在成分上与16Mn钢相比,有更低的碳、锰含量,且大大降低了硫、磷含量.碳、锰含量降低,可以降低材料的氢脆敏感性.碳含量的降低,使带状珠光体组织的含量减少,铁素体增加. Asahi给出了钢中Mn,P元素含量不同对钢的抗SSCC能力影响实验[5].结果表明:Mn的质量分数由015%增加到115%时,随着P含量的增多,钢的抗SSCC能力减小;钢中Mn含量的增加,低温转变组织及MnS夹杂也相应增多,而MnS夹杂往往是HIC裂纹易形核的位置;P元素对SSCC敏感性的影响是因为P除了形成可引起钢红脆和塑性降低的易溶共晶夹杂物外,使金属增氢效果显著增加,从而也就会降低钢在酸性含H2S介质中的稳定性.S 含量的降低,不仅改善了钢的低温脆性和晶界结构,更重要的是大大降低了夹杂物的含量和密度.研究表明[6],当钢中S的质量分数≤0005时,硫化物夹杂明显减少,从而可以提高钢的耐蚀性、抗SSCC性能.Mn,P及MnS的增氢作用使氢浓度增加,随着氢的不断聚集,产生一定的氢内压.当压力超过某一临界值时,将导致钢在腐蚀介质中萌生裂纹并扩展直至断裂,16Mn钢的化学成分决定着它在酸性含H2S介质中更容易发生断裂.因此,对于低合金钢在硫化氢环境中使用,在满足允许的条件下,应尽量选择C,Mn,P和S含量更低的材料.显微组织对钢的H2S应力腐蚀断裂也起着重要作用.在晶格热力学上,越处于平衡状态的组织,即越能使金属内部各相达到平衡的热处理方法,就越能提高材料抗H2S断裂的能力[7].对于焊缝试样,焊缝金属和焊接工艺影响着焊缝及其附近金属的组织、化学成分和力学性能,从而决定着材料的抗SSCC能力.实际上,焊缝经历了从熔化到凝固的结晶过程之后,其组织和性能相对于母材发生了一系列的变化.这些变化直接影响着整体的使用性和可靠性,焊缝金属在经历了一次熔化结晶过程之后形成粗大的柱状组织和焊接后形成的粗大鱼骨状的魏氏组织,同时也会出现偏析、缩孔、夹杂等缺陷,焊接热影响区中会出现硬化、粗晶及不均匀组织.这些缺陷都会导致金属的抗SSCC性能降低.焊后热处理不仅可以消除焊接过程中产生的氢,消除组织应力,对热应力和结晶应力起到平衡缓解的作用,使应力重新分布,降低其峰值,而且减少组织偏析,使焊接过程中产生的粗大晶粒减少或消失,获得回火组织,从而提高抗SSCC能力.由恒应变实验和SSR T 实验结果可以发现,经过焊后热处理焊接试样的抗SSCC能力与未经焊后热处理的焊接试样相比有不同程度的提高.应力腐蚀开裂的应力符合Hall-Petch关系式[8]:σ=σ+Kd-1/2,式中,K=[6πGE/(1-ν)]1/2,d为晶粒直径,σ0和K为实验系数,G为切变模量,E为晶界能,ν为泊松比.由上式可以看出,K与d影响应力腐蚀开裂应力σ.焊后热处理可以使晶粒直径d的减小,σ将增大,同时d减小,晶间偏析和聚合物也将减少,导致表面积增大,从而晶界能增大,使得K值增大,致使破裂应力增大,也就是抗SCC能力提高.从电化学的角度看[9],焊缝及热影响区的组织不均匀,必然导致局部的腐蚀电位的差异,容易受到电化学腐蚀,形成蚀坑和蚀孔,如果按照SSCC开裂综合机理[10],认为裂纹的萌生是局部阳极溶解的结果,而裂纹的扩展受到裂纹尖端的金属增氢引起的附加应力的影响,那么这些蚀坑和蚀孔就会为SSCC微裂纹的形核提供了源泉,所以焊缝及热影响区可能成为SSCC断裂的最敏感的地方.通过焊后热处理,这种组织不均匀可以得到改善,从而抗SSCC能力得到提高.4 结论(1)16Mn(HIC)钢和16Mn钢及其焊缝在酸性H2S介质中均发生硫化物应力腐蚀开裂,表现为完全脆性,断裂模式为穿晶型,开裂机制为氢致开裂.(2)16Mn(HIC)钢抗SSCC性能优于16Mn 钢,控制钢中的C,Mn,P,S的含量有利于提高钢的抗SSCC性能.(3)在焊接过程中,焊缝及热影响区产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,造成组织和性能上的不均匀致使焊缝的抗SSCC能力比母材低.焊缝通过焊后热处理可以提高抗SSCC能力.・682・北 京 科 技 大 学 学 报第29卷参 考 文 献[1] 王勇,冯大碧,张力,等.管道硫化氢应力腐蚀破裂的原因分析.油气储运,2004,23(12):46[2] 张星,李兆敏,马新忠,等.深井油管H 2S 应力腐蚀实验研究.石油勘探与开发,2004,31(6):95[3] 于广华,程以环,乔利杰,等.C90油管钢的氢损伤.金属学报,1996,32(6):617[4] 张志强,范春玲,孙金凤,等.16Mn (HIC )钢的冶炼.大型铸锻件,2004,2:18[5] Asahi H ,Sogo Y ,Ueno M ,et al.Metallurgical factors control 2ling SSC resistance of high 2strength ,low 2ally steels.Corros Sci ,1989,45(6):517[6] 刘生,张一任,李静.夹杂物对16MnR 钢板抗氢致开裂的影响.压力容器,2001,18(2):20[7] 蒲海山,王洪刚.热处理和金相组织对抗H 2S 应力腐蚀钻材、输油气管用钢性能的影响.金属热处理,1998(4):3[8] 褚武扬,乔利杰,陈奇志,等.断裂与环境断裂.北京:科学出版社,2000:84[9] 李明,陈华,李晓刚.低碳钢及焊缝硝酸盐露点腐蚀开裂研究.腐蚀科学与防护技术,2003,15(5):259[10] 李明,李晓刚,陈华.金属在湿H 2S 环境中腐蚀行为和机理研究概述.腐蚀科学与防护技术,2005,17(2):107 Experimental investigation on sulfide stress corrosion cracking of 16Mn hydrogen 2induced cracking resistance steelL I M i ng 1,2),L I Xiaogang 1),CH EN Gang 2),L IU Zhiyong 1)1)Materials Science and Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)China Special Equipment Inspection and Research Center ,Beijing 100013,ChinaABSTRACT Constant strain bend and slow strain rate tests (SSR T )were used to investigate the resistance to sulfide stress corrosion cracking (SSCC )of 16Mn and 16Mn hydrogen 2induced cracking (HIC )resistance steels and their welded seams in acid solutions with saturated hydrogen sulfide gas.The results show that all of sam 2ples are sensitive to SSCC in the acidic solutions with H 2S.The mechanism of cracking is HIC and most cracks are transgranular type.The resistance to SSCC of 16Mn (HIC )steel with low content elements C ,Mn ,P and S is better than that of 16Mn steel.Otherwise ,the welded seams have less resistance to SSCC than their matrix because of big crystals ,inclusions ,vacancies and defects produced in the process of welding ,but the work of post welding heat treatment (PWHT )can increase the resistance of their welded seams.KE Y WOR DS 16Mn steel ;sulfide stress corrosion cracking ;welded seams ;hydrogen 2induced cracking ;heat treatment・782・第3期李 明等:16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究。
硫化物应力腐蚀破裂探讨
Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｌ ｉ ｅＳ ｒ ｓ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｃｒ ｃ ｉ ｇ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｓｕ ｐｈ ｄ ｔ ｅ ｓＣｏ ｒ ｓｏ ａ ｋ ｎ
ＺＥＮＧ ｏｎ ’ ＹＵ Ｃｕ —ｙ Ｔ ｇ ｎ ｅ
，
（． ａ ｇ ｈ ｕＰ ｔ ｃ ｅ ｃ ｌ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎａ ｄＩ ｓ ｌ ｔ ｎＥ ｇｎ ｅ ｎ ． ｔ．Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ７ ６ １ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｅｒ ｈ ｍｉａ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｔ ｌ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣｏ， ｄ， ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ ２ ， ｏ Ｃ ｒ ｏ ｎ ａａｏ ｉ Ｌ １
ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｑｕ ｐｍｅ ｓ ｔ ｓ ； ｌ ｎ ｉ ａ ｎ ｎｇ ｏ ｅ ｓｎｇ ｅ ｉ ｎｔ ； ｅ ｔ ｗｅ ｄｉ ｇ ｍａ ｎｔ ｉ ｉ
随 着 引 进 高 含 硫 原 油 加 工 罐 的 顶 部 等 。 广 义 的 湿 硫 化 氢 应力和含湿Ｈ Ｓ 的腐 蚀介质共 同作 量 的 增 大 ， 以 及 国 内 某 些 油 田 腐 蚀 环境 还 有Ｈ： ＋ Ｉ Ｈ Ｏ、 Ｓ ＨＣ ＋
ｉ ｆ ｅ ｃ ， ｅ ｅ ｔ ｇ ｍ ａｅ ｉ ｌ ｔ ｓ ｔ ｏ ｎ ｌ ｉ ｇ ｍ ａ ｎ ａ ｎ ｎ ｔ ． ｎ ｕ ｎ ｅ ｓ ｌ ｃ ｉ ｔ ｒａ ， ｅ ｔ ｌ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｗｅ ｄ ｎ ｉ ｔ ｉ ｉ ｇ ｅ ｃ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｗｅ ｙ ｒ ｇ ｎ ｓ ｌ ｄ ； ｔｅ ｓｃ ｒ ｏ ｉ ｎ ｃ ａ ｋ ｎ ｈ ｄ ｏ ｅ ｍ ｂ ｉ ｌ ｍ ｅ ｔ ｓｅ ｌ ｐ ｔｏ ｅ ｍ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｄ ｏ ｅ ｕ ｆ ｅ ｓｒ ｓ ｏ ｒ ｓｏ ｒ ｃ ｉ ｇ； ｙ ｒ ｇ ｎ ｅ ｒｔ ｅ ｎ ； ｔ ｅ ； ｅ ｌ ｕ ｈ ｉ ｔ ｒ
产 的 石 油 含 硫 也 较 高 ，故 炼 厂 设 备的 低温加 工部 位 不可避 免 Ｈ Ｓ Ｈ Ｎ Ｈ２ ＋ Ｃ ＋ ０、Ｈ Ｓ Ｃ ２Ｈ２ ２＋ Ｏ ＋ Ｏ、
硫化物应力腐蚀破裂的特点
硫化物应力腐蚀破裂的特点在H2S腐蚀引起的破坏中，应力腐蚀破裂占很大比例，造成的破坏也最大。
在天然气、石油钻采中出现油气管、套管、阀门等硫化物应力腐蚀破裂（以下称SSCC）事故调查中，发现SSCC具有许多特点：（1）在比预想低得多的载荷下断裂；（2）一般材料经短暂暴露后就出现破坏，以一星期到三个月的情况为多。
但也有例外，例如合金钢制的气体钢瓶发生SSCC所经历的时间从开始充气后的24小时至5年；（3） SSCC的发生一般很难预测，事故往往是突发性的；（4）材料呈脆性断状态，断口平整；（5）碳钢和低合金钢断口上明显地覆盖着硫化物腐蚀产物，而不锈钢表面及断口往往无明显腐蚀迹象，腐蚀产物极少；（6）破裂源通常位于薄弱部位，这些部位包括应力集中点、机械伤痕（如刻痕、铲痕、打硬度痕迹等）、蚀孔、蚀坑、焊接热影响区、焊缝缺陷、冷加工、淬硬组织等；（7）裂纹粗，无分枝或少分支，多为穿晶型，也有晶间型或混和型；（8）对材料的强度与硬度依赖性很强，高强度、高硬度的材料对SSCC十分敏感；（9）未回火马氏体组织对SSCC特别敏感。
硫化氢腐蚀的影响因素1.材料因素在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型中，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显著，材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、强度、硬度以及合金元素等等。
⑴显微组织对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高:铁素体中球状碳化物组织→完全淬火和回火组织→正火和回火组织→正火后组织→淬火后未回火的马氏体组织。
注：马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大。
(2) 强度和硬度随屈服强度的升高，临界应力和屈服强度的比值下降，即应力腐蚀敏感性增加。
材料硬度的提高，对硫化物应力腐蚀的敏感性提高。
材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22（相当于HB200）的情况下，因此，通常HRC22可作为判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。
硫化物应力腐蚀开裂试验应力环载荷的测量及标定
硫化物应力腐蚀开裂试验应力环载荷的测量及标定
黄仲婴;袁鹏斌;陶廷记;李广斌
【期刊名称】《理化检验-物理分册》
【年(卷),期】2010(046)003
【摘要】硫化物应力腐蚀开裂试验的常用栽荷测量方法是通过测量应力环的变形量计算载荷.指出了该方法在标定和测量过程中容易产生较大误差的原因.通过测量对比,证明了采用载荷传感器直接测量载荷的方法可减小误差,更适合作为试验过程中的栽荷标定方法.
【总页数】4页(P183-185,192)
【作者】黄仲婴;袁鹏斌;陶廷记;李广斌
【作者单位】上海海隆石油管材研究所,上海,200949;上海海隆石油管材研究所,上海,200949;上海海隆石油管材研究所,上海,200949;上海海隆石油管材研究所,上海,200949
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.5+2
【相关文献】
1.油气输送钢管硫化物应力腐蚀开裂试验评定标准探讨 [J], 马家鑫;皇甫严凯;杨专钊;李记科;李云龙
2.抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨 [J], 张忠铧;齐亚猛;郭金宝;张春霞
3.抗硫管硫化物应力腐蚀开裂试验方法探讨 [J], 张忠铧;齐亚猛;郭金宝;张春霞
4.抗硫化物应力腐蚀开裂试验NACE TM0177A法的影响因素 [J], 韩燕;吕乃欣;黄
鹏飞;白真权;张秋利
5.H_2S-CO_2环境下低铬钢的硫化物应力腐蚀开裂行为 [J], 孙建波;靳亚鹏;孙冲;蒋涛;程相坤;刘慧枫
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｐ ａ ｉ ｄ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｓ Ｓ Ｃ Ｃ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｒｅ ａｒ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｓ ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｓ Ｓ Ｃ Ｃ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ， ｉ ｔ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｓ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｎ ＡＣＥ Ｔ Ｍ ０１ ７ ７
ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｊ ｕ ｄ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍａ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ａ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ａ ｓ
Ｓ ｕ ｌ ｉ ｆ ｄ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｃｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｏｉ ｌ＆ Ｇ ａ ｓ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ
ＭＡ Ｊ ｉ ａ ｘ ｉ ｎ ｒ ，ＨＵ ＡＮＧＦ Ｕ Ｙａ ｎ ｋ ａ ｉ ，ＹＡＮＧ Ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｚ ｈ ａ ｏ １ ， ２ ，Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ｋ ｅ １ ， ２ ，Ｌ Ｉ Ｙｕ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ’
２ ． 北京 隆 盛泰科 石 油管科 技 有 限公 司 ， 北京 １ ０ ０ １ ０ １ ）
摘
要 ：对 国内外金 属硫化 物应 力腐蚀 开裂试验 的标 准、评 定指标 进行 了概述及 总结 ，分析 了油
气输送 管用硫化 物应 力腐蚀 开裂试验 中试验标 准选择 时应 注意的 问题 ，并参照 国 内外 Ｓ Ｓ Ｃ Ｃ试验 常
Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ Ｓ ｕ ｄ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｈ ２ ３ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｌ ｆ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ （ Ｓ Ｓ Ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
马 家 鑫 等 ：油 气 输 送 钢 管 硫 化 物 应 力 腐 蚀 开 裂试 验 评 定 标 准 探 讨
油气输送钢 管硫 化物应 力腐蚀
开 裂 试 验 评 定标 准 探 讨
马 家 鑫 一 ，皇 甫严 凯 ，杨 专 钊 一 ，李 记科 一 ，李云 龙 ，
（ １ ． 中 国石 油集 团石 油管 工 程技术 研究 院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ；
用相 关标 准 ，建议将 Ｎ Ａ Ｃ Ｅ Ｔ Ｍ ０ １ ７ ７《 含Ｈ ２ Ｓ环境 中金 属抗特 定的环境 开裂的 实验 室试验》方 法和
ＡＳ Ｔ Ｍ Ｇ ３ ９《 弯梁应 力腐蚀 试验试件 的制备和使 用的标 准方法》相 结合 ，并借 鉴 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ和 Ｎ Ａ Ｃ Ｅ的 做 法 ，采用临界应 力值判 断和试样外观宏观及微 观检 测相结合 的方法作为评定指标 。
（ １ ． Ｃ ＮＰＣ Ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ Ｃｏ ｏ ｄ ｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ７１ ０ ０ ６ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ；
２ ． Ｂ ｅ ｏ ＇ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｏ ｉ ｌ Ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ｒ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键 词 ：油气输送 管 ：硫 化物应 力腐蚀 开裂 ；标准
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ９ ８ ８ ． ２
文 献标 志码 ： Ｂ
文 章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ３Ｄｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｅｖ ａ ｌ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓｔ ａ ｎ ｄａ ｒ ｄｓ ｆ ｏｒ