抗湿硫化氢腐蚀管道的选材
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ＳＯＨＩＣ是在 应力 引 导 下 ，夹 杂 物 或 缺 陷处 因 氢 聚集 而形 成 的 小裂 纹 叠 加 ，沿 着 垂 直 于 应 力 的 方 向（即 钢 板 的壁 厚 方 向 ）发 展 而 导 致 的 开 裂 。 ＳＯＨＩＣ是 ＨＩＣ的一 个特 殊形 式 ，它 通 常 出现 在母 材上 焊缝 的热 影 响区附 近 。 ２．２ 主要 影响 因素
了因湿 Ｈ２Ｓ腐蚀而引起的氢鼓 泡、氢致开裂 、硫化物应力腐蚀开裂和应力诱导氢致开裂 等腐蚀形态 ，指 出液
相 中 Ｈ２ｓ的质量浓度 、ｐＨ、温度及其他 因素与上述腐蚀有关 。同时通过实际案例从设 计角度分 析管材 的基
本要求 ，论述了不同情 况下 的选材标准 。
关键词 ： 湿硫化氢 腐蚀 管道设计 选材
泄 漏 ，所 引起 的事 故往 往是 突发 的 、灾 难性 的。因
此 ，研究抗 Ｈ ｓ腐蚀管材 ，对 延长管道 的使 用寿
命 ，防止事故 的发生 ，提高经济效益都有着十分重
要 的 意义 ＿】 。设计 是 防 止 管道 损 坏 的 源 头 ，下 面
就 从管 道设 计 角 度 论 述 一 下 湿 Ｈ：Ｓ腐 蚀 环 境 下
’
文章编号 ： １６７４—１０９９ （２０１wenku.baidu.com）Ｏｌ—ｏｏ４７—０４ 中圈分类号 ：ＴＥ９８６ 文献标识码 ： Ａ
石 油化 工生 产 过 程 中 ，存 在 的腐 蚀 介 质 种类
很 多 ，但 最 常见 也是 最 主 要 的腐蚀 介 质 可 以归 纳
为 以下 几 大 类 ：氯 化 物 、硫 化 物 、环 烷 酸 和 氢 气 。
氢 致开 裂 即 ＳＯＨＩＣ和 氢鼓 泡 即 ＨＢ）环 境 。 １．２ Ｉｔ Ｓ电化 学腐 蚀 过程
干燥 的 Ｈ：ｓ对金 属 材 料无 腐 蚀 破 坏 作 用 ，只 有 与水 共 同存 在 时 （潮 湿 的 大 气 也 如 此 ）会 产 生 电化 学 腐蚀 。
硫 化亚铁 产 物在钢 铁 表面通 常 为一种 有缺 陷 的结 构 ，它 与钢 铁 基体 的粘 结 力差 ，易脱 落 ，易 氧 化 ，且 电位较 正 ，因而作 为 阴极与 钢铁 基体 构成 一 个活性的微电池 ，对钢基体继续进行腐蚀。
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｅｃｏｎｏｍ ｉｃｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
第 ３２卷 第 １期 ２０１６ 年 ２ 月
溶 于晶格 中 ，使 钢 的脆性 增 加 ，在 外加 拉应 力或 残 余 应 力作 用下 形成 的开 裂 ，称 为硫 化 物 ＳＳＣＣ。
收稿 日期 ：２０１６—０１—０５。 作者 简介 ：章成钢 ，男，１９７５出生，１９９５年毕 业于浙江工 业大 学机械设计与制造专业 ，工程师。现在上海众一石化 工程 有 限公 司工 艺配管 室从事压力管道审核 ，长期 从事压 力管道 的 设 计 ，担 任 多项 炼油 、配 套 工 程 项 目的 设 计 经 理 。
的材质 的选 择 。
．
１ 湿 Ｈ：Ｓ腐蚀 机理 １．１ 湿 Ｈ：Ｓ腐 蚀环境 定 义
根 据石 油化 工 钢 制 压力 容 器 材 料 选 用 规 范 ， 介 质在 液相 中存 在 游 离 水 ，且 具 备下 列 条 件 之 一 时称 为湿 Ｈ Ｓ腐蚀环 境 ：
（ａ）游 离 水 中 溶 解 的 Ｈ：Ｓ质 量 浓 度 大 于
５０ ｍ ｇ／Ｌ；
（ｂ）游 离水 的 ｐＨ小 于 ４．０，且 溶有 Ｈ：Ｓ； （ｃ）游 离 水 中氰 氢 酸 （ＨＣＮ）质 量 浓 度 大 于 ２０ ｍｇ／Ｌ并 溶有 Ｈ２Ｓ； （ｄ）气相 中的 Ｈ２ｓ分压（绝对压力）大于 Ｑ３ ｋＰａ。 根据腐蚀机理不 同，湿 Ｈ：ｓ腐蚀 环境可 以分 为 Ｉ类 湿 Ｈ Ｓ腐蚀 （应力 腐 蚀 开裂 即 ＳＳＣＣ）环 境 和 Ⅱ类 湿 Ｈ：ｓ腐 蚀 （氢 致 开 裂 即 ＨＩＣ、应 力 诱 导
２ 腐蚀 类型 和 影响 因素 ２．１ 湿 Ｈ２Ｓ引起 的腐 蚀 类型
湿 Ｈ Ｓ腐 蚀将 造 成金 属材 料 的全 面腐蚀 、 ＨＢ、ＳＳＣＣ、ＨＩＣ 和 ＳＯＨＩＣ。全 面 腐蚀 常 发 生 在 液 相 部位 ，并伴 随其 他腐 蚀形 态发 生 。
ＨＢ是 由于腐 蚀过 程 中析 出的 氢原 子 向钢 中 扩 散 ，在钢材 的非 金属 夹杂 物 、分 层 和其他 不连 续 处 易 聚集形 成分 子氢 ，氢分 子较 大 ，难 以从 钢 的组 织 内部 逸 出 ，从 而形 成 巨大 内压 导致 其 周 围组 织 屈 服 ，形成表 面层 下 的平 面 孔穴 结 构 。在 氢 气 压 力 的作 用下 ，不 同层 面上 的相 邻 氢鼓 泡 裂 纹 相 互 连 接 ，形 成 阶梯 状 特 征 的 内部 裂 纹 称 为 ＨＩＣ。湿 Ｈ：ｓ环境 中腐蚀产生的氢原子渗人钢的内部并 固
第 ３２卷 第 １期 ２０１６ 年 ２ 月
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
抗 湿硫 化 氢腐 蚀 管道 的选 材
章 成 钢
（上海众一石化工程有限公司，上海 ２００５４０）
摘 要 ： 在石化行业 中，硫化氢 （Ｈ２ｓ）腐蚀有其普遍性和高度危害性 。通 过对 Ｈ２ｓ腐蚀 机理 的剖析 ，介 绍
ＨＩＣ和 ＳＳＣＣ是 一 种 低 应 力 破 坏 ，甚 至 在 很 低 的拉应 力 下都 可能 发 生 开 裂 。一 般 说 来 ，随 着 钢材 强度 （硬度 ）的 提高 ，ＳＳＣＣ越 容 易 发 生 ，甚 至 在 百 分之几 屈 服强度 时 也会发 生 开裂 。它 们均 属 于延迟破坏 ，开裂可能在钢材接触 Ｈ ｓ后很短时 间 （几 小 时或 几 天 ）内发 生 ，也 可 能 在 数 周 、数 月 或几 年后 发生 ，但无 论破 坏 发生迟 早 ，往往 事先 无 明显 预兆 ，所 以危 害性极 大 。
由于原 油 中的硫 化 物 种 类较 多 ，而且 在 生 产 过 程
中 ，也 常伴 随着硫 化物 的生 成 。因此 ，硫 化 物 的腐
蚀 是炼 化装 置 中分 布 最 广 的腐 蚀 之 一 ，它 几 乎 发
生 在石 油化 工 的各 个 阶 段 和各 个 环 节 ，特 别 是 湿
硫化氢 （Ｈ ｓ）应力腐蚀导致管道 开裂 ，工艺介质
了因湿 Ｈ２Ｓ腐蚀而引起的氢鼓 泡、氢致开裂 、硫化物应力腐蚀开裂和应力诱导氢致开裂 等腐蚀形态 ，指 出液
相 中 Ｈ２ｓ的质量浓度 、ｐＨ、温度及其他 因素与上述腐蚀有关 。同时通过实际案例从设 计角度分 析管材 的基
本要求 ，论述了不同情 况下 的选材标准 。
关键词 ： 湿硫化氢 腐蚀 管道设计 选材
泄 漏 ，所 引起 的事 故往 往是 突发 的 、灾 难性 的。因
此 ，研究抗 Ｈ ｓ腐蚀管材 ，对 延长管道 的使 用寿
命 ，防止事故 的发生 ，提高经济效益都有着十分重
要 的 意义 ＿】 。设计 是 防 止 管道 损 坏 的 源 头 ，下 面
就 从管 道设 计 角 度 论 述 一 下 湿 Ｈ：Ｓ腐 蚀 环 境 下
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文章编号 ： １６７４—１０９９ （２０１wenku.baidu.com）Ｏｌ—ｏｏ４７—０４ 中圈分类号 ：ＴＥ９８６ 文献标识码 ： Ａ
石 油化 工生 产 过 程 中 ，存 在 的腐 蚀 介 质 种类
很 多 ，但 最 常见 也是 最 主 要 的腐蚀 介 质 可 以归 纳
为 以下 几 大 类 ：氯 化 物 、硫 化 物 、环 烷 酸 和 氢 气 。
氢 致开 裂 即 ＳＯＨＩＣ和 氢鼓 泡 即 ＨＢ）环 境 。 １．２ Ｉｔ Ｓ电化 学腐 蚀 过程
干燥 的 Ｈ：ｓ对金 属 材 料无 腐 蚀 破 坏 作 用 ，只 有 与水 共 同存 在 时 （潮 湿 的 大 气 也 如 此 ）会 产 生 电化 学 腐蚀 。
硫 化亚铁 产 物在钢 铁 表面通 常 为一种 有缺 陷 的结 构 ，它 与钢 铁 基体 的粘 结 力差 ，易脱 落 ，易 氧 化 ，且 电位较 正 ，因而作 为 阴极与 钢铁 基体 构成 一 个活性的微电池 ，对钢基体继续进行腐蚀。
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｅｃｏｎｏｍ ｉｃｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
第 ３２卷 第 １期 ２０１６ 年 ２ 月
溶 于晶格 中 ，使 钢 的脆性 增 加 ，在 外加 拉应 力或 残 余 应 力作 用下 形成 的开 裂 ，称 为硫 化 物 ＳＳＣＣ。
收稿 日期 ：２０１６—０１—０５。 作者 简介 ：章成钢 ，男，１９７５出生，１９９５年毕 业于浙江工 业大 学机械设计与制造专业 ，工程师。现在上海众一石化 工程 有 限公 司工 艺配管 室从事压力管道审核 ，长期 从事压 力管道 的 设 计 ，担 任 多项 炼油 、配 套 工 程 项 目的 设 计 经 理 。
的材质 的选 择 。
．
１ 湿 Ｈ：Ｓ腐蚀 机理 １．１ 湿 Ｈ：Ｓ腐 蚀环境 定 义
根 据石 油化 工 钢 制 压力 容 器 材 料 选 用 规 范 ， 介 质在 液相 中存 在 游 离 水 ，且 具 备下 列 条 件 之 一 时称 为湿 Ｈ Ｓ腐蚀环 境 ：
（ａ）游 离 水 中 溶 解 的 Ｈ：Ｓ质 量 浓 度 大 于
５０ ｍ ｇ／Ｌ；
（ｂ）游 离水 的 ｐＨ小 于 ４．０，且 溶有 Ｈ：Ｓ； （ｃ）游 离 水 中氰 氢 酸 （ＨＣＮ）质 量 浓 度 大 于 ２０ ｍｇ／Ｌ并 溶有 Ｈ２Ｓ； （ｄ）气相 中的 Ｈ２ｓ分压（绝对压力）大于 Ｑ３ ｋＰａ。 根据腐蚀机理不 同，湿 Ｈ：ｓ腐蚀 环境可 以分 为 Ｉ类 湿 Ｈ Ｓ腐蚀 （应力 腐 蚀 开裂 即 ＳＳＣＣ）环 境 和 Ⅱ类 湿 Ｈ：ｓ腐 蚀 （氢 致 开 裂 即 ＨＩＣ、应 力 诱 导
２ 腐蚀 类型 和 影响 因素 ２．１ 湿 Ｈ２Ｓ引起 的腐 蚀 类型
湿 Ｈ Ｓ腐 蚀将 造 成金 属材 料 的全 面腐蚀 、 ＨＢ、ＳＳＣＣ、ＨＩＣ 和 ＳＯＨＩＣ。全 面 腐蚀 常 发 生 在 液 相 部位 ，并伴 随其 他腐 蚀形 态发 生 。
ＨＢ是 由于腐 蚀过 程 中析 出的 氢原 子 向钢 中 扩 散 ，在钢材 的非 金属 夹杂 物 、分 层 和其他 不连 续 处 易 聚集形 成分 子氢 ，氢分 子较 大 ，难 以从 钢 的组 织 内部 逸 出 ，从 而形 成 巨大 内压 导致 其 周 围组 织 屈 服 ，形成表 面层 下 的平 面 孔穴 结 构 。在 氢 气 压 力 的作 用下 ，不 同层 面上 的相 邻 氢鼓 泡 裂 纹 相 互 连 接 ，形 成 阶梯 状 特 征 的 内部 裂 纹 称 为 ＨＩＣ。湿 Ｈ：ｓ环境 中腐蚀产生的氢原子渗人钢的内部并 固
第 ３２卷 第 １期 ２０１６ 年 ２ 月
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ
抗 湿硫 化 氢腐 蚀 管道 的选 材
章 成 钢
（上海众一石化工程有限公司，上海 ２００５４０）
摘 要 ： 在石化行业 中，硫化氢 （Ｈ２ｓ）腐蚀有其普遍性和高度危害性 。通 过对 Ｈ２ｓ腐蚀 机理 的剖析 ，介 绍
ＨＩＣ和 ＳＳＣＣ是 一 种 低 应 力 破 坏 ，甚 至 在 很 低 的拉应 力 下都 可能 发 生 开 裂 。一 般 说 来 ，随 着 钢材 强度 （硬度 ）的 提高 ，ＳＳＣＣ越 容 易 发 生 ，甚 至 在 百 分之几 屈 服强度 时 也会发 生 开裂 。它 们均 属 于延迟破坏 ，开裂可能在钢材接触 Ｈ ｓ后很短时 间 （几 小 时或 几 天 ）内发 生 ，也 可 能 在 数 周 、数 月 或几 年后 发生 ，但无 论破 坏 发生迟 早 ，往往 事先 无 明显 预兆 ，所 以危 害性极 大 。
由于原 油 中的硫 化 物 种 类较 多 ，而且 在 生 产 过 程
中 ，也 常伴 随着硫 化物 的生 成 。因此 ，硫 化 物 的腐
蚀 是炼 化装 置 中分 布 最 广 的腐 蚀 之 一 ，它 几 乎 发
生 在石 油化 工 的各 个 阶 段 和各 个 环 节 ，特 别 是 湿
硫化氢 （Ｈ ｓ）应力腐蚀导致管道 开裂 ，工艺介质